JP2021197816A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導通異常が生じた部品の発熱の抑制が可能な車両の制御方法を提供する。【解決手段】車両用電源装置１００は、駆動モータ１１の駆動力により走行可能な電動車両に備えられる装置であって、駆動モータ１１に電力を供給可能な電源ユニット２１，２２と、電源ユニット（２１，２２）に含まれる部品（２４，３４〜３６）について異常診断を行う診断部４８と、異常診断で算出される各部品（２４，３４〜３６）の内部抵抗値を記憶する記憶部４６と、を備え、診断部４８は、前回の異常診断で取得した部品（２４，３４〜３６）の内部抵抗値に応じた大きさの診断電流で異常診断を実施する。【選択図】 図４

Description

本発明の実施形態は、電気自動車に搭載されて車両を駆動させる車両用電源装置に関する。

電気自動車（以下、ＥＶ；Electric Vehicle）や、ハイブリッド電気自動車（以下、ＨＥＶ；Hybrid Electric Vehicle）、燃料電池自動車（以下、ＦＣＶ；Fuel Cell Vehicle）に搭載されている車両用電源装置内やその他機器内の高電圧系部品は、組み付け不良や劣化によって断線や導通異常を発生させることがある。

特開２０１１−６９７２０号公報

従来の技術では、導通異常が生じた部品が発熱してこの部品自体及びその周辺の部品を熱劣化させるおそれがあるという課題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、導通異常が生じた部品の発熱の抑制が可能な両用電源装置を提供することを目的とする。

本実施形態に係る車両用電源装置は、駆動モータの駆動力により走行可能な電動車両に備えられる車両用電源装置であって、前記駆動モータに電力を供給可能な電源ユニットと、前記電源ユニットに含まれる部品について異常診断を行う診断部と、前記異常診断で算出される各前記部品の内部抵抗値を記憶する記憶部と、を備え、前記診断部は、前回の異常診断で取得した前記部品の内部抵抗値に応じた大きさの診断電流で前記異常診断を実施するものである。

本発明により、導通異常が生じた部品の発熱の抑制が可能な車両の制御方法が提供される。

第１実施形態に係る車両用電源装置及びその関連機器の概略配置構成図。 （Ａ）は運転者からの要求出力の一例を示すタイミングチャート、（Ｂ）は蓄電電源ユニットに対する異常診断時における蓄電電源ユニットの出力電流の推移を示すタイミングチャート、（Ｃ）は蓄電電源ユニットに対する異常診断時における発電電源ユニットの出力電流の推移を示すタイミングチャート、（Ｄ）は発電電源ユニットに対する異常診断時における発電電源ユニットの出力電流の推移を示すタイミングチャート、（Ｅ）は発電電源ユニットに対する異常診断時における蓄電電源ユニットの出力電流の推移を示すタイミングチャート。 第１実施形態における異常診断全体における分岐について説明するフローチャート。 第１実施形態における発電診断モード先行型の動作手順を示すフローチャート。 第１実施形態に係る蓄電電源ユニットの異常診断手順を示すフローチャート。 第１実施形態に係る発電電源ユニットの異常診断手順を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
まず、図１を用いて、実施形態に係る車両用電源装置（以下、単に「電源装置」という）１００の構成及びその関連機器（１１〜１４）について概説する。

電源装置１００が適用される車両は、駆動モータ１１の動力を駆動源にして走行可能な電動車両である。電動車両には、四輪車両に加えて、二輪車両又はセニアカー等の三輪車両も含まれる。
駆動モータ１１には、この駆動モータ１１に電力を供給する電源装置１００が、直流電流を交流電流に変換するＤＣ／ＡＣインバータ１２を介して接続されている。

電源装置１００は、主に、発電電源ユニット（発電ＰＳＵ；Power Supply Unit）２１と、蓄電電源ユニット（蓄電ＰＳＵ）２２と、発電ＰＳＵ２１から出力される電圧のレベル調整をするＤＣ／ＤＣコンバータユニット（ＤＣＵ）２３と、で構成される。

発電ＰＳＵ２１の正極端子Ｎ_１及び負極端子Ｎ_２はＤＣＵ２３の２つの発電側端子に、蓄電ＰＳＵ２２の正極端子Ｎ_３及び負極端子Ｎ_４は残り２つの蓄電側端子に接続される。このような接続関係により、発電ＰＳＵ２１と蓄電ＰＳＵ２２とは、ＤＣＵ２３を介して相互に接続されて、閉回路を形成する。また、蓄電ＰＳＵ２２の端子（Ｎ_３，Ｎ_４）に上述のＤＣ／ＡＣインバータ１２が接続されることで、この閉回路と駆動モータ１１とが接続される。

発電ＰＳＵ２１は、例えば複数の燃料電池セル２４ａを集積させた燃料電池２４（燃料電池スタック２４）を含む。なお、発電ＰＳＵ２１の発電電源は、燃料電池２４に限られず内燃機関を動力源にして発電機を駆動して発電するものであってもよい。
燃料電池スタック２４には、例えば燃料電池セル２４ａごとや複数の燃料電池セル２４ａごとに電圧計（発電電圧計）２８が接続されて、各燃料電池セル２４ａ単位又は複数セル単位で電圧測定が可能にされる。

発電ＰＳＵ２１には、燃料電池スタック２４の正極と負極との間の電圧を検出する発電総電圧計２９が含まれる。
燃料電池スタック２４の正極及び負極には、それぞれリレー（３５ａ，３５ｂ）が設けられる。また、燃料電池スタック２４の正極には、発電電流計４０も設けられ、燃料電池スタック２４からの電流が計測される。なお、図１は一例であり、発電電流計４０は燃料電池スタック２４の負極側に設けられてもよい。また、燃料電池スタック２４の種類によっては、負極のリレー３５ｂは設置されないこともある。

蓄電ＰＳＵ２２は、発電ＰＳＵ２１で発電された電力を蓄電可能なバッテリ３４を含む。
バッテリ３４は、例えば複数の蓄電セル３４ａを集積して構成される。バッテリ３４は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素蓄電池等であるが、電解質の種類は特に限定されない。

バッテリ３４には、少なくとも１つ当たりの蓄電セル３４ａごとに蓄電電圧計３０が接続される。バッテリ３４の正極にはリレー３５ｃ及び蓄電電流計４１が接続され、負極にはサービスプラグ３６が接続される。なお、図１では一例として各蓄電セル３４ａごとに蓄電電圧計３０が接続されているが、複数個の蓄電セル３４ａを一組として蓄電電圧計３０を接続してもよい。

ＤＣＵ２３は、発電ＰＳＵ２１から出力される電圧のレベル調整をするＤＣ／ＤＣコンバータ（ＤＣＣ）３８と、２つの電圧計（発電側ＤＣＣ電圧計３１，蓄電側ＤＣＣ電圧計３２）と、２つの電流計（発電側ＤＣＣ電流計４２，蓄電側ＤＣＣ電流計４３）と、を含む。

発電側ＤＣＣ電圧計３１は、発電ＰＳＵ２１側におけるＤＣＣ３８の正極と負極との電圧差を検出する。蓄電側ＤＣＣ電圧計３２は、蓄電ＰＳＵ２２側におけるＤＣＣ３８の正極と負極との電圧差を検出する。発電側ＤＣＣ電流計４２は、ＤＣＣ３８の発電側端子のうち、発電ＰＳＵ２１からの出力電流Ｉ_Ｍが流入する正極側に接続される。蓄電側ＤＣＣ電流計４３は、ＤＣＣ３８の蓄電側端子のうち、蓄電ＰＳＵ２２からの出力電流Ｉ_Ｎが流入する正極側に接続される。
これら電圧計（３１，３２）及び電流計（４２，４３）は、ＤＣＵ２３に一般的に装着されているものである。

なお、燃料電池スタック２４、バッテリ３４、リレー３５（３５ａ〜３５ｃ）、及びサービスプラグ３６は、いずれも高電圧がかかる部品である。これら電源装置１００内の各種部品（２４，３４〜３６）には、正常時でも小さな内部抵抗があるため、電流が流れると電圧降下が生じる。
これらの電圧降下を複数の電圧計（２８〜３２）を組み合わせて読み取り、さらに電流計（４０〜４３）で読み取った電流と組み合わせることで、各部品（２４，３４〜３６）の内部抵抗値の導出が可能である。
なお、「部品」の語には、電源装置１００を構成する最小単位の素子やスイッチ類に加え、異なるこれらの素子等を複数集積して構成される回路要素も含まれる。

また、発電ＰＳＵ２１、蓄電ＰＳＵ２２及びＤＣＵ２３は、それぞれ車両コントローラ（ＶＣＵ）４４に接続される。
ＶＣＵ４４は、これら発電ＰＳＵ２１、蓄電ＰＳＵ２２又はＤＣＵ２３へ要求出力を指示してこれらのユニットを制御する。具体的には、ＶＣＵ４４は、各電圧計（２８〜３２）が検出した電圧値及び各電流計（４０〜４３）が検出した電流値を監視して、蓄電ＰＳＵ２２の充電量または放電量、及び発電ＰＳＵ２１の発電量を制御する。また、ＶＣＵ４４は、ＤＣ／ＡＣインバータ１２から駆動モータ１１に出力される電圧や電流を制御する。

また、ＶＣＵ４４には、ＤＣＵ２３に関する、入力電圧、出力電圧、入力電流、及び出力電流の測定値に加え、各種ペダルのストロークといった操作量情報も入力される。
ＶＣＵ４４が取得したこれらの情報は、適宜、車載メータなどの表示部１３又はスピーカ等の音声出力部１４で運転者がモニタ可能にされる。なお、表示部１３は、車両の速度を表示する車載メータに限られず、例えばナビゲーション装置等の車両に搭載されるディスプレイや、車両の状態を表すインジケータランプであってもよい。また、音声出力部１４には、例えば車載メータに設けられるスピーカや、ドアに設けられたオーディオスピーカが含まれる。

［ＶＣＵ４４の構成及び機能］
次に、ＶＣＵ４４の構成について、図１に加えて図２（Ａ）〜（Ｅ）を用いて、より詳細に説明する。
ＶＣＵ４４は、記憶部４６と、電源制御部４７と、診断部４８と、を有する。

記憶部４６は、各部品（２４，３４〜３６）それぞれについての通電時の内部抵抗の正常上限値（α_１〜α_Ｎ）を保持している。各部品（２４，３４〜３６）がこれらの正常上限値αを超えると、その部品に導通異常が発生していると判断される。
例えば、リレー３５ａに正常上限値α_１１，α_１２が設定されるなど、１つの部品に複数の正常上限値が設定されていてもよい。
また、異常診断の過程で得られる各部品（２４，３４〜３６）の内部抵抗の測定値は、順次記憶部４６に記憶される。

そして、この正常上限値（α_１〜α_Ｎ）のそれぞれに制限電流値が対応づけられ、同様に記憶部４６に保持されている。
例えば、上述のリレー３５ａに設定された２つの正常上限値α_１１，α_１２に対して制限電流値Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２が紐付けられていたとする。この場合、リレー３５ａの抵抗値が正常上限値α_１１を超えると次回の異常診断時にリレー３５ａを流れる電流は制限電流値Ｉ_Ｌ１に引き下げられる。そして、リレー３５ａの内部抵抗がより高い正常上限値α_１２であった場合、診断電流はさらに低い制限電流値Ｉ_Ｌ２にまで引き下げられる。

また、記憶部４６は、発電ＰＳＵ２１及び蓄電ＰＳＵ２２それぞれの充電率（ＳＯＣ；Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）について異常診断の実行の可否を規定するＳＯＣ閾値Ψを保持する。
ＳＯＣ閾値Ψは、例えば、蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣに対して、発電診断モードの診断実行可能最高ＳＯＣΨ_Ｈ及び診断実行可能最低ＳＯＣΨ_Ｌ、及び、蓄電診断モードの診断実行可能最高ＳＯＣΨ_Ｈとして設定される。また、発電ＰＳＵ２１のＳＯＣに対して、蓄電診断モードの診断実行可能最低ＳＯＣ及び発電診断モードの診断実行可能最低ＳＯＣといったＳＯＣ閾値Ψを設けてもよい。ただし、重要性の観点から、以下では蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣ閾値Ψのみを説明し、発電ＰＳＵ２１のＳＯＣ閾値Ψについては説明を省略する。

異常診断を実行すると診断電流が蓄電ＰＳＵ２２に流入して、バッテリ３４が充電される場合がある。また、要求電流値Ｉ_ｒが途中で大きくなる場合には、診断電流を一定に維持するためにバッテリ３４から放電することもある。よって、走行中繰り返される異常診断により、発電ＰＳＵ２１の過放電、及び、蓄電ＰＳＵ２２の過充電及び過放電が発生するおそれがある。よって、診断モードの開始直前又は切替時に各電源ユニット（２１，２２）のＳＯＣを確認する必要がある。

発電診断モードの診断実行可能最低ＳＯＣΨ_Ｌは、発電診断モードの開始前に蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣについて確認される閾値である。発電ＰＳＵ２１からの出力電流Ｉ_Ｍが一定に制御される発電診断モードにおいて、その間要求電流値Ｉ_ｒが最大の状態が維持された場合にも蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣが所定の下限値以上に維持されるようなＳＯＣに規定される。ただし、この下限値とは蓄電ＰＳＵ２２が過放電にならないように設定されたＳＯＣ下限値である。つまり、発電診断モードの診断実行可能最低ＳＯＣΨ_Ｌは、蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣの減少幅が最大となるような診断環境であった場合にも蓄電ＰＳＵ２２が過放電にならないための閾値である。

発電診断モードの診断実行可能最高ＳＯＣΨ_Ｈは、発電診断モードの開始前に蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣについて確認される閾値である。発電ＰＳＵ２１からの出力電流Ｉ_Ｍが一定に制御される発電診断モードにおいて、その間中要求電流Ｉ_ｒがゼロ［Ａ］の状態が維持された場合にも蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣが所定の上限値以下に維持されるようなＳＯＣに規定される。ただし、この上限値とは蓄電ＰＳＵ２２が過充電にならないように設定されたＳＯＣ上限値である。つまり、発電診断モードの診断実行可能最高ＳＯＣΨ_Ｈとは、蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣの増加が最大となるような診断環境であった場合にも蓄電ＰＳＵ２２が過充電にならないための閾値である。

蓄電診断モードの診断実行可能最高ＳＯＣΨ_Ｈは、蓄電診断モードの開始前に蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣについて常時確認される閾値である。蓄電診断モードでは蓄電ＰＳＵ２２への充電電流Ｉ_Ｎが一定に制御されるため、蓄電診断モード終了時の蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣの増加量は、要求電流値Ｉ_ｒの大きさに依らず一定に維持された診断電流量に比例する。つまり、蓄電診断モードの診断実行可能最高ＳＯＣΨ_Ｈとは、蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣが１００％の状態から蓄電診断モードで加算される診断電流量に比例した一定量を差し引いたＳＯＣとして規定される。

蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣがこれらのＳＯＣ閾値Ψで規定されるＳＯＣ範囲内に含まれてない場合には、その診断モードの開始前に蓄電ＰＳＵ２２の充放電による調節がなされるか、または診断モードの実行順序が変更される。

電源制御部４７は、運転者によるアクセルペダルやブレーキペダルの踏込量又は操作量等からモータトルク要求値を算出し、要求電力を求め、この要求電力から要求電流値Ｉ_ｒを算出する。
ここで、図２（Ａ）は、運転者からの要求出力の一例を要求電流値Ｉ_ｒで示す図である。
運転者からの要求出力は、図２（Ａ）に示されるように、運転中のアクセル開度等の運転操作によって変動する。

診断部４８は、異常診断に際し、電源制御部４７に代わってＤＣ／ＤＣコンバータ３８の制御をして電源装置１００の異常診断を実行して、導通異常の有無を判定する。
より具体的には、診断部４８は、発電ＰＳＵ２１及び蓄電ＰＳＵ２２の出力を異常診断手順に沿って制御して、順次各電源ユニット（２１，２２）内の各部品の導通異常を検出していく。

異常診断は、走行中の数秒〜数十秒間実施され、走行中のタイミングで定期的に実行される。例えば、異常診断は、走行速度が安定して出力要求が一定時間一定に維持されている等の一定条件が揃ったときに限らず、図２（Ａ）に示されるように要求出力が変動していても実施される。

導通異常が検出された場合、運転者に報知されるとともに、このときの各部品（２４，３４〜３６）の内部抵抗値が電源制御部４７に送られることで電源制御にフィードバックされる。

診断対象が発電ＰＳＵ２１のとき、例えば発電側リレー（３５ａ，３５ｂ）の内部抵抗値が算出され、内部抵抗値に基づいて導通異常が判定される。
一方、診断対象が蓄電ＰＳＵ２２の場合、例えば蓄電セル３４ａや蓄電側リレー３５ｃ及びサービスプラグ３６について、内部抵抗値が算出されて導通異常の有無が判定される。
異常診断の各診断モードは走行中繰り返し実行される。特に、導通異常が生じた部品（２４，３４〜３６）が確認された後には、診断頻度を上げてこの部品の状態をより頻繁に監視することが好ましい。

ここで、図２（Ｂ）〜（Ｅ）は、いずれも異常診断における出力電流（Ｉ_Ｍ，Ｉ_Ｎ）の推移を表すタイミングチャートである。図２（Ｂ），（Ｃ）は蓄電ＰＳＵ２２の異常診断、図２（Ｄ），（Ｅ）は発電ＰＳＵ２１の異常診断、の際の各電源ユニット（２１，２２）の出力の推移である。
図２（Ｂ），（Ｅ）中の縦軸については、０（ゼロ）よりプラス側が蓄電ＰＳＵ２２からの放電電流を表し、マイナス側が蓄電ＰＳＵ２２への充電電流を表す。

異常診断では、図２（Ｂ），（Ｄ）に示されるように、異常診断の対象の電源ユニット（２１，２２）に対して診断中一定に維持された診断電流を流す。
なお、蓄電ＰＳＵ２２の異常診断中には、異常診断の対象である蓄電ＰＳＵ２２へ一定量の電流Ｉ_Ｎが診断電流として充電されるように制御される。よって、図２（Ｂ）中で出力電流Ｉ_Ｎはマイナス側で一定値をとる。

また、図２（Ｃ）は、蓄電ＰＳＵ２２に対する異常診断時における発電ＰＳＵ２１の出力電流Ｉ_Ｍの推移、図２（Ｅ）は、発電ＰＳＵ２１に対する異常診断時における蓄電ＰＳＵ２２の出力電流Ｉ_Ｎの推移、を示すタイミングチャートである。

診断電流は、一定を維持され診断途中での変更が制限されるため、診断中でない一方の電源ユニット（２１，２２）が、要求電力に対する不足電力を補う電力出力をする。
例えば、図２（Ｃ）に示されるように、診断中でない発電ＰＳＵ２１は、図２（Ａ）のように推移する異常診断中の要求電流値Ｉ_ｒと、図２（Ｂ）で示される蓄電ＰＳＵ２２の異常診断に使用する一定量の診断電流と、の和を出力電流Ｉ_Ｍとして出力する。

同様に、図２（Ｅ）に示されるように、診断中にない蓄電ＰＳＵ２２は、図２（Ａ）の要求電流値Ｉ_ｒと、図２（Ｄ）で示される発電ＰＳＵ２１の異常診断に使用する一定の診断電流と、の和を出力電流Ｉ_Ｎとして出力する。

より具体的には、例えば、要求出力が小さい場合、発電ＰＳＵ２１の診断電流の余剰分をバッテリ３４の充電に使用する。反対に要求出力が大きい場合、蓄電ＰＳＵ２２から放電させて、発電ＰＳＵ２１の診断電流の不足分を放電電流で補填する。このため、運転者からの要求出力が変動する走行中であっても好適に電源装置１００内の異常診断を実行することができる。これにより、駆動力を必要としていない状態であるイグニッションスイッチをＯＮへ切り替えた直後に限定されず、走行中も異常診断が可能になる。

ところで、導通異常発生後の異常診断で導通異常が発生していない場合と同様の電流量で異常診断をすると、ジュール熱により導通異常を発生させた部品（２４，３４〜３６）が発熱するおそれがある。
導通異常が生じた部品（２４，３４〜３６）が発熱すると、この部品自体に加えてその周辺の部品を熱劣化させるおそれがある。

そこで、診断部４８は、記憶部４６で紐づけられた制限電流を利用して導通異常が発生した部品の熱劣化の防止を担保しながら、異常診断をする。
具体的には、導通異常が検出された場合に、次回の異常診断において導通異常が検出された部品（２４，３４〜３６）に制限電流が流れるように診断電流を電源ユニット（２１，２２）に出力させる。

（異常診断）
次に、異常診断の動作手順ついて、図３及び図４のフローチャートを参照して説明する（適宜、図１及び図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照）。なお、以降のフローチャートの説明では、各ステップを適宜「Ｓ」と略記する。
図３は、異常診断全体における分岐について説明するフローチャートである。

異常診断では、図３に示されるように、診断部４８により、現在の蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣが発電診断モードの診断実行可能最低ＳＯＣΨ_Ｌ以上であるか否かによって（Ｓ１０）、蓄電診断モード先行型（Ｓ２０）か発電診断モード先行型（Ｓ３０）かが決定される。

現在の蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣが診断実行可能最低ＳＯＣΨ_Ｌ以下の場合（Ｓ１０においてＮＯ）、先に発電診断モードを実行すると、要求電流値Ｉ_ｒが大きくなった場合に蓄電ＰＳＵ２２が過放電になるおそれがある。そこで、蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣを高める結果を生む蓄電診断モードを先に実行する。蓄電診断モードは診断終了後に必ず一定量のＳＯＣが加算されるからである。

一方、現在の蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣが診断実行可能最低ＳＯＣΨ_Ｌより高い場合（Ｓ１０においてＹＥＳ）、発電診断モード先行型（Ｓ３０）の動作手順が実行される。ただし、図３は分岐の典型例を表したものであり、現在の蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣが診断実行可能最低ＳＯＣより高い場合であっても（Ｓ１０においてＹＥＳ）、蓄電診断モード先行型の動作手順が選択されることもある。

図４は、発電診断モード先行型の動作手順を示すフローチャートである。
なお、図４中のステップＳ７０の蓄電診断モード及びステップＳ８０の発電診断モードについては、図５及び図６で説明する。
現在のＳＯＣが発電診断モードの診断実行可能最高ＳＯＣΨ_Ｈ以上の場合（Ｓ３１）、発電診断モードを実行すると蓄電ＰＳＵ２２が過充電になるおそれがある。

そこで、前回の電源装置１００の異常診断実行時に各部品（２４，３４〜３６）の導通抵抗にそれぞれの正常上限値（α_１〜α_Ｎ）よりも大きいものがなかった場合、つまり導通異常が発生していない場合（Ｓ３２においてＮＯ）、蓄電ＰＳＵ２２の放電をする（Ｓ３３）。このとき、導通異常が発生していないため、放電のための十分な待機時間Τを確保することができる。また、発電ＰＳＵ２１の出力電流Ｉ_Ｍを減少補正することでも、発電診断モード実行時の蓄電ＰＳＵ２２からの放電を促進し、過充電を防止することができる（Ｓ３４）。一方、診断電流については、導通異常が発生していないため減少補正する必要はない（Ｓ３５）。

前回の発電診断モード時に各部品（２４，３４〜３６）の導通抵抗にそれぞれの正常上限値αよりも大きいものが１つでもあった場合（Ｓ３２においてＹＥＳ）、導通異常が既に発生していることになる。そこで、診断電流を減少補正して導通異常が発生した部品（２４，３４〜３６）及びその周辺の部品（２４，３４〜３６）の熱劣化を防止しながら（Ｓ３６）、発電診断モードを実行する。

このような診断電流の減少補正は、現在の蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣが発電診断モードの診断実行可能最高ＳＯＣΨ_Ｈ以下であっても、前回の発電診断モード時に導通異常が発生している場合には施される（Ｓ３１においてＹＥＳ、Ｓ３７においてＹＥＳ、Ｓ３６）。
一方、この場合でも、前回の発電診断モード時に導通異常が発生していない場合には診断電流の減少補正は施されずに、発電診断モードが実行される（Ｓ３１においてＹＥＳ、Ｓ３７においてＮＯ、Ｓ８０）。

発電診断モードが終了すると（Ｓ８０）、診断部４８は現在の蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣが蓄電診断モードの診断実行可能最高ＳＯＣΨ_Ｈより小さいか否かを確認する（Ｓ３９）。

蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣが蓄電診断モードの診断実行可能最高ＳＯＣΨ_Ｈ以上の場合（Ｓ３９においてＮＯ）、蓄電診断モードの実行後に蓄電ＰＳＵ２２が過充電になる。そこで、この場合（Ｓ３９においてＮＯ）、さらに導通異常が発生していない場合には（Ｓ４０においてＮＯ）、蓄電ＰＳＵ２２の放電し、蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣの調節をする（Ｓ４１）。

このとき、導通異常が発生していないため、放電のための十分な待機時間Τを確保することができる。ただし、任意で発電ＰＳＵ２１の出力電流Ｉ_Ｍを減少補正することで、発電診断モード実行時の蓄電ＰＳＵ２２からの放電を促進し、この待機時間Ｔを短くしてもよい（Ｓ４２）。導通異常は発生していないため、診断電流は減少補正をせずに（Ｓ４３）、蓄電診断モードを実施する（Ｓ７０、ＥＮＤ）。

なお、微小な電気抵抗を精度よく検出する観点からは、診断電流は各制御モードの診断実行可能最高ＳＯＣを越えない範囲でできるだけ大きい値に設定するのが望ましい。
しかし、導通異常が発生している場合には、最も注目するべき部品の抵抗値が上昇している。よって、小さな診断電流でも精度よく導通異常が生じた部品を監視することができる。

一方、蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣが蓄電診断モードの診断実行可能最高ＳＯＣ以上の場合で（Ｓ３９においてＮＯ）、さらに導通異常が発生している場合には（Ｓ４０においてＹＥＳ）、診断電流を減少補正して蓄電診断モードを実施する（Ｓ４４，Ｓ７０，ＥＮＤ）。つまり、蓄電診断モードの実行の即時性をバッテリ３４の過充電のおそれよりも優先して、過充電を最小限に抑制して蓄電診断モードを実行する。
なお、診断電流の減少補正は、現在の蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣが蓄電診断モードの診断実行可能最高ＳＯＣΨ_Ｈよりも小さい場合でも、前回の発電診断モード時に導通抵抗が上限抵抗値を超える部品（２４，３４〜３６）があった場合には、同様に行われる（Ｓ３９においてＹＥＳ、Ｓ４５においてＹＥＳ、Ｓ４４）。一方、前回の発電診断モード時に導通異常が検出されなかった場合には、診断電流を補正せずに蓄電診断モードを実施する（Ｓ４５においてＮＯ、Ｓ４６，Ｓ７０，ＥＮＤ）。

このとき、バッテリ３４保護の観点から、診断開始時の蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣとＳＯＣ閾値Ψ（例えば、診断実行可能最高ＳＯＣΨ_Ｈ）との差分に応じて診断電流の大きさを決定することが好ましい。導通異常が発生している状態での小さい診断電流による診断モードの実行なため、当然に導通異常を生じた部品（２４，３４〜３６）の熱劣化も防止される。

なお、ステップＳ２０の蓄電診断モード先行型処理については、前回の異常診断で導通異常の発生が確認されたときに診断電流を減少補正する点でステップＳ３０の発電診断モード先行型処理と同様なので、詳細な説明を省略する。

（蓄電ＰＳＵ２２の異常診断）
次に、蓄電ＰＳＵ２２の異常診断（蓄電診断モード）の手順について、図５のフローチャートを参照して説明する（適宜、図１及び図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照）。

まず、診断部４８は、運転者からのアクセルペダルの操作量、いわゆるアクセル開度を検出する。
そして、検出されたアクセル開度に基づいて、診断部４８は、駆動モータ１１のトルク要求値を算出し、このモータトルク要求値に基づいて、要求出力の算出を介して要求電流値Ｉ_ｒを算出する（Ｓ７１）。

診断対象である蓄電ＰＳＵ２２を流れる電流Ｉ_Ｎは、診断電流であるため一定に制御される（Ｓ７２）。蓄電ＰＳＵ２２の充電量は有限であるため、蓄電ＰＳＵ２２の診断電流は、発電ＰＳＵ２１から蓄電ＰＳＵ２２への充電電流となる。よって、図２（Ｃ）に示されるように、発電ＰＳＵ２１の出力電流Ｉ_Ｍは、診断電流と、要求電流値Ｉ_ｒと、の和になる。

そして、診断部４８は、蓄電ＰＳＵ２２内の各部品（２４，３４〜３６）の内部抵抗値を算出する（Ｓ７３）。例えば、図１でバッテリ３４内の内部抵抗値は、複数の蓄電電圧計３０の組み合わせと、蓄電側ＤＣＣ電圧計３２と、の電圧差を用いて算出可能である。

異常診断は、開始から所定時間が経過するまで実施される（Ｓ７４においてＮＯ）。なお、所定時間経過を待たずに、全部品の内部抵抗値の取得をトリガーにしてステップＳ７５へ進んでもよい。

蓄電ＰＳＵ２２の異常診断の開始から所定時間経過後（Ｓ７４でＹＥＳ）、診断部４８は、取得した内部抵抗値が車両製造時の抵抗値から増加しているか否か判定する（Ｓ７５）。内部抵抗値が正常上限値αを超える部品（２４，３４〜３６）がある場合、蓄電ＰＳＵ２２に導通異常が発生しているといえる。

導通異常が発生した場合（Ｓ７５においてＹＥＳ）、診断部４８は、表示部１３や音声出力部１４等から運転者に異常を報知する（Ｓ７６）。記憶部４６に結果を記録して（Ｓ７７）、記録されたこの結果のうち特に各部品の内部抵抗値は、次回の蓄電診断モードの実施時に診断電流の大きさを決定するのに用いられる。記録が終了すると蓄電ＰＳＵ２２の異常診断が終了する（ＥＮＤ）。
内部抵抗値が正常上限値αを超える部品がない場合（Ｓ７５でＮＯ）、記憶部４６に結果を記録して（Ｓ７７）、蓄電ＰＳＵ２２の異常診断を終了する（ＥＮＤ）。

なお、内部抵抗値を演算する際に用いられる電圧値は、一定時間内に計測された電圧値の時間平均値であってもよい。時間平均値を用いることで、異常診断中に走行条件の変化等で要求電力が変動しても、蓄電ＰＳＵ２２の内部抵抗値を安定的に算出することができる。また、蓄電ＰＳＵ２２の異常診断では、例えば蓄電側ＤＣＣ電圧計３２と蓄電電圧計３０との間に配置される蓄電セル３４ａに関する導通異常を検出することができる。

（発電ＰＳＵ２１の異常診断）
次に、発電ＰＳＵ２１の異常診断（発電診断モード）の手順について、図６のフローチャートを参照して説明する（適宜、図１及び図２（Ａ），（Ｄ）〜（Ｅ）を参照）。
発電診断モード（Ｓ８０〜Ｓ８７）は、図６で示した蓄電診断モードとほぼ同様であるので、ここでは蓄電ＰＳＵ２２の異常診断との差異点について説明する。

ステップＳ８２において、発電ＰＳＵ２１は、自らの発電電流の一部を診断電流に利用するため、蓄電ＰＳＵ２２の出力電流Ｉ_Ｎは、発電ＰＳＵ２１からの出力電流Ｉ_Ｍから要求電流値Ｉ_ｒを引いた差になる。よって、図２（Ｅ）に示されるように、要求電流値Ｉ_ｒが小さい場合には、診断電流の余剰分がバッテリ３４に充電される。
また、ステップＳ８３における診断対象になる部品は、発電ＰＳＵ２１内の例えば、燃料電池セル２４ａ、リレー（３５ａ，３５ｂ）及び発電側端子Ｎ_１，Ｎ_２などになる。

以上、一例として、発電ＰＳＵ２１については発電電圧計２８及び発電総電圧計２９の組み合わせ、蓄電ＰＳＵ２２については蓄電側ＤＣＣ電圧計３２及び蓄電電圧計３０の組み合わせ、を用いた異常診断の例を説明した。
発電診断モードの例では、リレー（３５ａ，３５ｂ）等、発電電圧計２８と発電総電圧計２９との間に配置される部品を含む燃料電池スタック２４に関する異常を検出することができる。

また、発電電圧計２８及び発電総電圧計２９が検出する電圧の電圧差及び発電電流計４０が検出する電圧降下により、正極側リレー３５ａ及び負極側リレー３５ｂを含む抵抗値を算出することができる。
さらに、診断部４８は、発電総電圧計２９及び発電側ＤＣＣ電圧計３１が検出する電圧の電圧差及び発電電流計４０が検出する診断電流により、発電ＰＳＵ２１とＤＣＵ２３との接続部を含む内部抵抗が算出される。
なお、発電ＰＳＵ２１の別例として、例えば発電総電圧計２９及び発電側ＤＣＣ電圧計３１の組み合わせによる発電ＰＳＵ２１とＤＣＵ２３との接続部に関する異常診断も可能である。

なお、ＶＣＵ４４の各動作は、プログラムに沿ってコンピュータで実行してもよい。
例えば、診断部４８及び電源制御部４７は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、或いはＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置、を具備するコンピュータとして構成することができる。

この場合、図１に示す各部のうち、診断部４８及び電源制御部４７の機能は、記憶装置に記憶された所定のプログラムをプロセッサが実行することによって実現することができる。また、このようなソフトウェア処理に換えて、ＡＳＩＣ（Application Specific Integration Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェア又はこれらの組み合わせで実現することもできる。
また、記憶部４６は、ＲＯＭまたはＲＡＭ等の記憶装置によって実現される。

以上述べた第１実施形態に係る電源装置１００の構成及び動作により、以下の効果が発揮される。
（１）前回の異常診断で導通異常が認められた場合にその次の異常診断の診断電流を減少補正することで、ジュール熱により導通異常が発生した部品（２４，３４〜３６）及びその周辺の部品が熱劣化することを防止することができる。

（２）異常診断を実施する際、診断進行中の電源ユニット（２１，２２）を電源装置１００内の回路から切り離す必要がないため、走行中の異常診断が可能である。

（３）発電ＰＳＵ２１、蓄電ＰＳＵ２２及びＤＣＵ２３に標準装備されている電流計（４０〜４３）及び電圧計（２８〜３２）を異常診断で利用するため、診断のための追加的な装置が不要である。

（第２実施形態）
第１実施形態で用いた図４を引き続き用い、第２実施形態を説明する。
第２実施形態に係る電源装置１００では、各部品（２４，３４〜３６）の内部抵抗値に応じて診断電流が切り替わるまでの待機時間Τを調整する。
第１実施形態では、図４のステップ３３及びステップ４１において、蓄電ＰＳＵ２２の放電を実施して蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣを調節した。
ＳＯＣを調節している間、診断部４８は後続する診断電流の減少補正や診断モードを開始せずに、調節が終了するのを待つことになる。

充放電時間が長いと異常診断の即時性が損なわれることに加え、導通異常が発生した部品での充放電中の発熱量が大きくなり熱劣化の原因になる。
そこで、第２実施形態では、この待機時間Τを、部品（２４，３４〜３６）の内部抵抗値に応じて調整する。
待機時間Ｔを規定する内部抵抗値は、内部抵抗閾値（Ｒ_１〜Ｒ_Ｎ）として部品（２４，３４〜３６）毎に記憶部４６に保持される。内部抵抗閾値（Ｒ_１〜Ｒ_Ｎ）は、第１実施形態で記憶部４６に保持される各部品の内部抵抗値の正常上限値αと一致していても、それよりも小さい閾値又は大きい閾値であってもよい。

１つの部品が複数の内部抵抗閾値（Ｒ_１〜Ｒ_Ｎ）を有し、この複数の内部抵抗閾値がそれぞれ異なる待機時間Τに紐づけられていてもよい。この場合、この部品の内部抵抗値がより大きい内部抵抗閾値を超えることは、より導通異常が深刻化した状態にあることを意味する。そこで、１つの部品について、より大きい内部抵抗閾値がより短い待機時間Τに紐づけることで、導通異常が進行した場合に蓄電ＰＳＵ２２の充放電を短時間で切り上げる。
例えば、リレー３５ａの抵抗値が１０Ωの場合は２０カウントの待機時間Τを設け、抵抗値が５０Ωのときは５カウントの待機時間Τを設ける。

蓄電ＰＳＵ２２の充放電時間が短いと、ＳＯＣの調整幅も小さくなる。しかし、充放電時間が短い場合には、第１実施形態で述べたように、診断電流も減少補正されているため、バッテリ３４の過放電または過充電のおそれは限定的である。

なお、例えば、発電ＰＳＵ２１の出力電流Ｉ_Ｍが一定に制限される発電ＰＳＵ２１の異常診断時に要求出力が大幅に増加すると、蓄電ＰＳＵ２２からの電力持ち出しが増加し、蓄電ＰＳＵ２２が過放電になる。そこで、一定に制御された発電ＰＳＵ２１の診断電流量の絶対値を予め大きくして電圧降下量を大きくすることで、診断精度を上げるとともにバッテリ３４の過放電を防止することが望ましい。

また、蓄電ＰＳＵ２２の異常診断時には反対にバッテリ３４が過充電になることを防止するため、蓄電ＰＳＵ２２のＳＯＣが高い場合には、診断電流の絶対値を小さくすることが望ましい。このような調整により、蓄電ＰＳＵ２２の性能劣化を抑制するとともに、蓄電ＰＳＵ２２の制御性を高めることができる。

なお、診断モードの開始直前又は切替時に待機時間Τを部品（２４，３４〜３６）の内部抵抗値に応じて調整すること以外は第２実施形態の構成及び動作手順は、第１実施形態のそれらと同様なため説明を省略する。

以上のように、第２実施形態によれば、蓄電ＰＳＵ２２の充放電のための待機時間Τを部品の導通抵抗値によって変更することで、充放電電流による熱劣化から部品（２４，３４〜３６）を保護することができる。
また、導通異常が発生している場合に待機時間Τを短く調整することで、診断の即時性を確保しより高い頻度で異常診断を実施することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態では、診断部４８が、異常診断で算出された部品（２４，３４〜３６）の内部抵抗値に応じて差分ＳＯＣ閾値Δを決定する。

例えば、異常診断の結果、特定の部品の内部抵抗が高かった場合、差分ＳＯＣ閾値ΔをΔ２％など小さな値に設定する。
そして、診断部４８は、電源ユニット（２１，２２）のＳＯＣとＳＯＣ閾値Ψとの差分が差分ＳＯＣ閾値Δ以上になった場合に新たな診断モードを開始し、この診断モードで規定される診断電流を電源ユニット（２１，２２）に付与する。

ＳＯＣ閾値Ψは、例えば各診断モードの診断実行可能最高ＳＯＣΨ_Ｈ又は診断実行可能最低ＳＯＣΨ_Ｌである。つまり、差分ＳＯＣ閾値ΔがΔ２％である例では、バッテリ３４のＳＯＣは、充放電により短時間で目標の２％のＳＯＣ変化を実現し、次の診断モードに移行する。
一方、異常診断の結果導通異常が確認されなかった場合、即時性の要請がないため、診断部４８は差分ＳＯＣ閾値ΔをΔ３０％等のより大きい値に決定する。
そして、ＳＯＣ変化が３０％になるまでより長時間待機した後に、次の診断モードに移行する。

なお、診断モードの開始直前又は切替時における待機時間Τが差分ＳＯＣ閾値Δに依存すること以外は第３実施形態の構成及び動作手順は、第２実施形態のそれらと同様なため説明を省略する。

以上述べた第３実施形態に係る電源装置１００の構成及び動作により、以下の効果が発揮される。
（１）待機時間Τが電源ユニット（２１，２２）のＳＯＣ及び部品（２４，３４〜３６）の内部抵抗値の両方に依存するため、必要最小限な待機時間Τで診断モードを開始することができる。
よって、診断の即時性が確保され診断の頻度を上げることで導通異常が生じた部品についての監視を強化することができる。また、導通異常が生じた部品の熱劣化をより確実に抑制することができる。
（２）差分ＳＯＣ閾値Δを例えば表示部１３に表示することで、調整するべきバッテリ３４の蓄電量を把握することができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
本発明は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００…電源装置、１１…駆動モータ、１２…ＤＣ／ＡＣインバータ、１３…表示部、１４…音声出力部、２１…発電ＰＳＵ、２２…蓄電ＰＳＵ、２３…ＤＣ／ＤＣコンバータユニット（ＤＣＵ）、２４（２４ａ）…燃料電池スタック（燃料電池セル）、２８…発電電圧計、２９…発電総電圧計、３０…蓄電電圧計、３１…発電側ＤＣＣ電圧計、３２…蓄電側ＤＣＣ電圧計、３４（３４ａ）…バッテリ（蓄電セル）、３５（３５ａ〜３５ｃ）…リレー（正極側リレー，負極側リレー，蓄電側リレー）、３６…サービスプラグ、３８…ＤＣ／ＤＣコンバータ（ＤＣＣ）、４０…発電電流計、４１…蓄電電流計、４２…発電側ＤＣＣ電流計、４３…蓄電側ＤＣＣ電流計、４４…車両コントローラ（ＶＣＵ）、４６…記憶部、４７…電源制御部、４８…診断部、Ｉ_Ｍ…発電電源ユニットの出力電流、Ｉ_Ｎ…蓄電電源ユニットの出力電流、Ｉ_ｒ…要求電流値、Ｎ_１〜Ｎ_４…端子、Δ…差分ＳＯＣ閾値、Τ…待機時間、Ψ（Ψ_Ｈ，Ψ_Ｌ）…ＳＯＣ閾値（診断実行可能最高ＳＯＣ，診断実行可能最低ＳＯＣ）、α（α_１１，α_１２）…正常上限値。

Claims (5)

1. 駆動モータの駆動力により走行可能な電動車両に備えられる車両用電源装置であって、
   前記駆動モータに電力を供給可能な電源ユニットと、
   前記電源ユニットに含まれる部品について異常診断を行う診断部と、
   前記異常診断で算出される各前記部品の内部抵抗値を記憶する記憶部と、を備え、
   前記診断部は、前回の異常診断で取得した前記部品の内部抵抗値に応じた大きさの診断電流で前記異常診断を実施することを特徴とする車両用電源装置。
2. 前記診断部は、前記異常診断で算出された前記部品の内部抵抗値に応じて待機時間を決定し、前記待機時間の経過時に新たな診断電流を前記電源ユニットに付与する請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 前記記憶部は、前記異常診断の実行の可否を規定する充電率閾値を保持し、
   前記診断部は、前記異常診断で算出された前記部品の内部抵抗値に応じて差分充電率閾値を決定し、前記電源ユニットの充電率と前記充電率閾値との差分が前記差分充電率閾値以上になった場合に新たな診断電流を前記電源ユニットに付与する請求項１又は請求項２に記載の車両用電源装置。
4. 前記電源ユニットとして、
   発電機能を有する発電電源ユニットと、
   蓄電機能を有する蓄電電源ユニットと、を備え、
   前記蓄電電源ユニットは前記異常診断中に前記発電電源ユニットから供給される電流を放電により補填して診断電流を一定に維持する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
5. 前記記憶部は、前記蓄電電源ユニットに対する異常診断の実行の可否を規定する前記蓄電電源ユニットの充電率閾値を保持し、
   前記診断部は、前記蓄電電源ユニットの異常診断時に前記充電率閾値と現在の前記蓄電電源ユニットの充電率との差分に基づいて診断電流の大きさを決定する請求項４に記載の車両用電源装置。

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