JP2024009666A - 電気ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】冗長性の高い電気ユニットを提供する。【解決手段】バッテリ２０と高電圧ユニット５０との間の正極ライン８１及び負極ライン８２のそれぞれに設けられるリレー４１，４２，４３と、を備える電動車両用の電気ユニット１００が提供される。この電気ユニット１００は、リレー４１，４２，４３のそれぞれを個別にスイッチ制御するように、各リレーのスイッチ駆動部４１２，４２２，４３２の上流側のそれぞれに電気的に接続される第１駆動回路１１と、リレー４１，４２，４３を一括してスイッチ制御するように、各リレーのスイッチ駆動部４１２，４２２，４３２の下流側を一つに繋ぐライン上に設けられた第２駆動回路５３と、を備える。また、第２駆動回路５３と並列に接続された電圧検出回路６０と、電圧検出回路６０に直列に接続された電流制限回路７０と、を備え、第２駆動回路５３は、高電圧ユニット５０内に設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、電気ユニットに関する。

特許文献１は、リレーの駆動コイル（負荷）の上流側と下流側にスイッチング手段と電流検出手段を設けた負荷駆動装置を開示している。この負荷駆動装置では、負荷の上流側と下流側のスイッチング手段がオンの時に、負荷の上流側で検知された電流値と、負荷の下流側で検知された電流値とに基づき故障（異常）診断を行う。

特開２０１８－１６０７９４号公報

特許文献１に記載の負荷駆動装置では、リレーの駆動コイルの上流側と下流側のスイッチング手段の制御及び故障（異常）診断を一つのユニット（ＥＣＵ）で行っている。このため、特許文献１の負荷駆動装置では、冗長性が低く、ＥＣＵに異常が生じた場合、リレーの制御及び故障（異常）診断を行えなくなる虞がある。

本発明は上記課題に鑑みたものであり、冗長性の高い電気ユニットを提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、バッテリと、バッテリに接続される高電圧ユニットと、バッテリと高電圧ユニットとの間の正極ライン及び負極ラインのそれぞれに設けられるリレーと、を備える電動車両用の電気ユニットが提供される。この電気ユニットでは、正極ライン及び負極ラインに設けられたリレーのそれぞれを個別にスイッチ制御するように、各リレーのスイッチ駆動部の上流側のそれぞれに電気的に接続される第１駆動回路と、正極ライン及び負極ラインに設けられたリレーを一括してスイッチ制御するように、各リレーのスイッチ駆動部の下流側を一つに繋ぐライン上に設けられた第２駆動回路と、を備える。また、第２駆動回路と並列に接続された電圧検出回路と、電圧検出回路に直列に接続された電流制限回路と、を備え、第２駆動回路は、高電圧ユニット内に設けられる。

本発明によれば、リレーをスイッチ制御するため、リレーのスイッチ駆動部の上流側に第１駆動回路、及びリレーのスイッチ駆動部の下流側に第２駆動回路と、を備える。また、第２駆動回路と並列に接続された電圧検出回路と、電圧検出回路に直列に接続された電流制限回路と、を備える。このように、第１駆動回路と第２駆動回路という２つの駆動回路によって、上流側と下流側とでそれぞれリレーをスイッチ制御しているため、冗長性を確保することができる。また、リレーの下流側の電圧検出回路により、上流側のスイッチの状態を検出することでリレー上流側の制御系の異常診断を行い、異常時には下流側の第２駆動回路によりリレーをオフにできるため、制御系に異常が生じている状態でリレーを駆動させてしまうことを防止でき、電気ユニットの安全性が高まる。

図１は、本発明の実施形態による電気ユニットのシステム構成を示す概略図である。 図２は、電圧検出回路及び電流制限回路を示す図である。 図３は、リレーのターンオン制御を説明するフローチャートである。 図４は、リレーのターンオフ制御を説明するフローチャートである。

以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

［実施形態］
図１は、本発明の実施形態による電気ユニット１００のシステム構成を示す概略図である。電気ユニット１００は、電動車両（以下、車両ともいう）に搭載される。

電気ユニット１００は、車両コントロールモジュール（ＶＣＭ）１０、強電バッテリ２０、バッテリコントローラ（ＬＢＣ）３０、リレー回路４０、インバータ５０、電圧検出回路６０、電流制限回路７０を含む。

電気ユニット１００は、強電バッテリ２０からインバータ５０を介して負荷（駆動モータ）へ電力供給を行うシステムである。強電バッテリ２０とインバータ５０とは、リレー回路４０を介して強電ライン８０により電気的に接続され、ＶＣＭ１０とインバータ５０とは、リレー回路４０を介して弱電ライン９０により電気的に接続されている。また、ＶＣＭ１０、ＬＢＣ３０、インバータ５０は、通信線（ＣＡＮ通信線）９１により、それぞれ相互に通信可能に接続されている。なお、以下、弱電ライン９０に接続されている部品やユニットを制御系ともいう。

強電バッテリ（バッテリ）２０は、例えば、リチウムイオンバッテリー（ＬｉＢ）であり、車両の駆動時等にインバータ５０を介して電力を駆動モータに供給する。また、車両の制動時において、強電バッテリ２０には、駆動モータで発生した回生電流がインバータ５０を介して供給され、これにより強電バッテリ２０が充電される。強電バッテリ２０の正極端子とインバータ５０とは、正極強電ライン（正極ライン）８１により接続され、強電バッテリ２０の負極端子とインバータ５０とは、負極強電ライン（負極ライン）８２により接続されている。

ＬＢＣ３０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲΑＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたコンピュータで構成され、強電バッテリ２０の動作の制御及び強電バッテリ２０の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）や温度等の管理を行う。ＬＢＣ３０は、後述のＶＣＭ１０及びインバータ５０と、ＣＡＮ通信線９１により相互に情報交換可能に接続されており、強電バッテリ２０のＳＯＣや温度等の情報をＶＣＭ１０に出力する。また、ＬＢＣ３０は、強電バッテリ２０の動作を制御するマイコン３１を備え、ＶＣＭ１０からの指令に基づき、強電バッテリ２０の充放電等を行う。

リレー回路４０は、強電バッテリ２０とインバータ５０との間に介在し、正極強電ライン８１上に設けられた正極側メインリレー４１及びプリチャージリレー４２と、負極強電ライン８２上に設けられた負極側メインリレー４３とを含む。各リレー４１，４２，４３は、それぞれスイッチ部４１１，４２１，４３１と、リレーコイルからなるスイッチ駆動部４１２，４２２，４３２とを備える。

正極側メインリレー４１は、正極強電ライン８１により、スイッチ部４１１の上流側が強電バッテリ２０の正極端子に電気的に接続され、下流側がインバータ５０に電気的に接続されている。また、負極側メインリレー４３は、負極強電ライン８２により、スイッチ部４３１の上流側が強電バッテリ２０の負極端子に電気的に接続され、下流側がインバータ５０に電気的に接続されている。正極側メインリレー４１のスイッチ部４１１及び負極側メインリレー４３のスイッチ部４３１がオン状態の時、強電バッテリ２０からインバータ５０を介して駆動モータに電力が供給され、オフ状態の時、強電バッテリ２０から駆動モータへの電力供給が遮断される。

プリチャージリレー４２は、正極強電ライン８１において、正極側メインリレー４１と並列に設けられている。プリチャージリレー４２は、正極強電ライン８１により、スイッチ部４２１の上流側が強電バッテリ２０の正極端子に電気的に接続され、下流側がインバータ５０に電気的に接続されている。プリチャージリレー４２のスイッチ部４２１及び負極側メインリレー４３のスイッチ部４３１がオン状態の時、強電バッテリ２０から、インバータ５０内のコンデンサ５１に電力が充電され、オフ状態の時、プリチャージリレー４２を介したインバータ５０への電力供給が遮断される。なお、プリチャージリレー４２の上流側には、抵抗Ｒが設けられ、強電バッテリ２０からの供給電流が制限されている。

一方、正極側メインリレー４１のスイッチ駆動部４１２、負極側メインリレー４３のスイッチ駆動部４３２、プリチャージリレー４２のスイッチ駆動部４２２は、それぞれ弱電ライン９０により上流側がＶＣＭ１０に電気的に接続されている。また、正極側メインリレー４１のスイッチ駆動部４１２、負極側メインリレー４３のスイッチ駆動部４３２、プリチャージリレー４２のスイッチ駆動部４２２の下流側は、弱電ライン９０により一つに繋がれて、インバータ５０に電気的に接続されている。

各リレー４１，４２，４３におけるスイッチ部４１１，４２１，４３１のオンオフは、スイッチ駆動部４１２，４２２，４３２により操作される。即ち、スイッチ駆動部（リレーコイル）４１２，４２２，４３２にそれぞれ電流が流れると、スイッチ部４１１，４２１，４３１はそれぞれオン状態となり、スイッチ駆動部（リレーコイル）４１２，４２２，４３２に電流が流れていない状態においては、スイッチ部４１１，４２１，４３１はそれぞれオフ状態となる。

インバータ５０は、リレー回路４０を介して強電バッテリ２０と電気的に接続する高電圧ユニットであり、強電バッテリ２０から供給される電力を変換して駆動モータに供給し、また、駆動モータからの回生電流を変換し、強電バッテリ２０に供給する。インバータ５０は、コンデンサ５１、モータ駆動回路５２、下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３、及びマイコン５４を備える。

モータ駆動回路５２は、コンデンサ５１を介して正極強電ライン８１及び負極強電ライン８２に電気的に接続され、強電バッテリ２０から供給される直流電力を、交流電力に変換して、駆動モータに供給する。また、モータ駆動回路５２は、駆動モータからの回生電流を直流電流に変換し、強電バッテリ２０に供給する。モータ駆動回路５２は、マイコン５４により制御される。なお、前述のとおり、プリチャージリレー４２及び負極側メインリレー４３がオン状態の時、強電バッテリ２０からの電力がコンデンサ５１に充電される。

下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３は、スイッチング素子（アクティブクランプ機能付きスイッチ）５３１と、スイッチ駆動部５３２とを含む。スイッチング素子５３１は、リレー４１，４２，４３のスイッチ駆動部４１２，４２２，４３２を一つに繋ぐ弱電ライン９０に接続されている。スイッチ駆動部５３２は、マイコン５４からの制御を受け、マイコン５４の指令に基づきスイッチング素子５３１のオンオフを制御する。スイッチング素子５３１がオフ状態の場合、スイッチ駆動部４１２，４２２，４３２のいずれにも電流が流れないため、リレー４１，４２，４３のスイッチ部４１１，４２１，４３１は、いずれもオフ状態となる。即ち、スイッチング素子５３１をオフにすることで、リレー４１，４２，４３を一括してオフにすることができる。

マイコン５４は、モータ駆動回路５２及び下流側リレー駆動回路５３を制御するコンピュータである。マイコン５４は、ＣＡＮ通信線９１により、ＶＣＭ１０及びＬＢＣ３０と相互に情報交換可能に接続されており、ＶＣＭ１０からの指令に基づき、または専用プログラムを実行することで、モータ駆動回路５２及び下流側リレー駆動回路５３の制御を行う。マイコン５４による動作制御により、モータ駆動回路５２において電力が変換される。また、マイコン５４は、ＶＣＭ１０からの指令及び後述する電圧検出回路６０からの信号に基づき、下流側リレー駆動回路５３のスイッチ駆動部５３２を介してスイッチング素子５３１のオンオフを制御する。即ち、リレー４１，４２，４３のオンオフが、リレー回路４０の下流側で、マイコン５４により一括制御される。

また、マイコン５４は、ＶＣＭ１０及びＬＢＣ３０とのＣＡＮ通信が途絶した等、ＶＣＭ１０及びＬＢＣ３０に異常が生じている場合、下流側リレー駆動回路５３のスイッチング素子５３１をオフ状態にする。これにより、リレー４１，４２，４３は一括してオフ状態となる。従って、電気ユニット１００の制御系（ＶＣＭ１０及びＬＢＣ３０）に異常がある場合に、リレー４１，４２，４３がオン状態になることが防止され、車両システムの安全性が高まる。

なお、リレー回路４０（弱電ライン９０）のグランド（ＧＮＤ）は、車体（アース）に接続されるが、突入電流の影響等により、下流側リレー駆動回路５３の基板のグランド（ＧＮＤ）と電位差が生じることがある。この場合、マイコン５４を駆動する電力を生成する電源（第２電源）と同一の電源によって下流側リレー駆動回路５３（スイッチング素子５３１）に送信する駆動信号を生成すると、駆動信号の電力がスイッチング素子５３１を駆動するのに必要な電力に満たなくなる虞がある。従って、下流側リレー駆動回路５３（スイッチング素子５３１）に送信する駆動信号を生成する電源（第１電源）と、マイコン５４を駆動する電力を生成する電源（第２電源）を異なる電源にし、且つ、第１電源は、第２電源よりも高電圧であることが好ましい。例えば、第１電源は１４Ｖ、第２電源は５Ｖに設定される。これにより、リレー回路４０（弱電ライン９０）のＧＮＤと、下流側リレー駆動回路５３の基板のＧＮＤとに電位差があっても、下流側リレー駆動回路５３のスイッチング素子５３１を確実にオンにすることができる。

ＶＣＭ１０は、電気ユニット１００が搭載される電動車両全体の動作を統括的に制御する上位装置であり、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲΑＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたコンピュータで構成される。ＶＣＭ１０は、特定のプログラムを実行することにより、電動車両のシステムを制御するための処理を実行する。ＶＣＭ１０は、ＣＡＮ通信線９１により、ＬＢＣ３０及びインバータ５０と相互に情報交換可能に接続されている。また、ＶＣＭ１０は、リレー回路４０をスイッチ制御する上流側リレー駆動回路（第１駆動回路）１１と、上流側リレー駆動回路１１を制御するマイコン１２とを備える。

上流側リレー駆動回路（第１駆動回路）１１は、リレー回路４０の上流側の弱電ライン９０に接続されたスイッチング素子（スイッチ）１１１，１１２，１１３を含み、リレー回路４０のリレー４１，４２，４３をスイッチ制御する。スイッチング素子１１１は、正極側メインリレー４１のスイッチ駆動部４１２の上流側に、スイッチング素子１１２は、プリチャージリレー４２のスイッチ駆動部４２２の上流側に、スイッチング素子１１３は、負極側メインリレー４３のスイッチ駆動部４３２の上流側にそれぞれ電気的に接続されている。下流側リレー駆動回路５３のスイッチング素子５３１がオン状態の時、スイッチング素子１１１がオン状態になると正極側メインリレー４１のスイッチ駆動部（リレーコイル）４１２に電流が流れ、正極側メインリレー４１がオン状態となる。同様に、スイッチング素子１１２がオン状態になるとプリチャージリレー４２のスイッチ駆動部４２２に電流が流れ、プリチャージリレー４２がオン状態となり、スイッチング素子１１３がオン状態になると負極側メインリレー４３のスイッチ駆動部４３２に電流が流れ、負極側メインリレー４３がオン状態となる。即ち、上流側リレー駆動回路１１は、リレー４１，４２，４３のそれぞれを個別にスイッチ制御する。

マイコン１２は、上流側リレー駆動回路１１を制御するコンピュータであり、スイッチング素子１１１，１１２，１１３のオンオフを制御する。例えば、マイコン１２は、車両システムの起動時に、スイッチング素子１１２及び１１３をオンに制御する。これにより、プリチャージリレー４２及び負極側メインリレー４３がオン状態となり、インバータ５０のコンデンサ５１が充電される。また、コンデンサ５１の充電後、マイコン１２は、スイッチング素子１１１及び１１３をオンに制御し、スイッチング素子１１２をオフに制御する。これにより、正極側メインリレー４１及び負極側メインリレー４３がオン状態となり、強電バッテリ２０からインバータ５０を介して駆動モータに電力が供給される。一方、マイコン１２は、車両システムの停止時には、スイッチング素子１１１，１１２，１１３をオフ状態に制御する。その後、リレー回路４０の下流側のスイッチング素子５３１もオフ状態になると、強電バッテリ２０から駆動モータへの電力供給が遮断される。

電圧検出回路６０は、インバータ５０の下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３と並列に接続され、リレー回路４０の下流側の弱電ライン９０における電圧を検出する。また、電圧検出回路６０には、電流制限回路７０が直列に接続されている。

図２は、電圧検出回路６０及び電流制限回路７０の詳細を示す図である。

図２に示すように、電圧検出回路６０は、ツェナーダイオードＤ１，Ｄ２とダイオードＤ３，Ｄ４とにより構成され、リレー回路４０の上流側のスイッチング素子１１１，１１２，１１３の少なくともいずれかがオン状態となる所定の電圧以上の電圧を検出する。スイッチング素子１１１，１１２，１１３がオン状態となる電圧が検出された場合、電圧検出回路６０から、その旨の信号（Ｈｉｇｈ信号）がインバータ５０のマイコン５４に送信される。即ち、電圧検出回路６０は、スイッチング素子１１１，１１２，１１３の少なくともいずれかがオン状態であるか否かを検出し、検出した情報をマイコン５４に送信する。このように、リレー回路４０の下流側に設けられた電圧検出回路６０により、リレー回路４０の上流側のスイッチング素子１１１，１１２，１１３がオン状態であるか否かを検出するため、スイッチング素子１１１，１１２，１１３の誤作動や、故障による短絡、即ち、上流側のスイッチ制御に関する異常を検知することができる。電圧検出回路６０によりリレー４１，４２，４３の上流側におけるスイッチ制御の異常が検知された場合、マイコン５４は、下流側リレー駆動回路５３のスイッチング素子５３１をオフ状態にする。これにより、リレー４１，４２，４３は一括してオフ状態となる。従って、例えば、リレー４１，４２，４３をオンに切り替える際にも、上流側のスイッチ制御に異常がある場合には、リレー４１，４２，４３のオフ状態が維持されるため、上流側のスイッチ制御に異常がある状態でリレー４１，４２，４３がオン状態になることが防止され、車両システムの安全性が高まる。

なお、電圧検出回路６０は、図２に示す回路に限られず、スイッチング素子１１１，１１２，１１３のオン状態を検知できるものであれば、既知の如何なる回路やセンサを用いてもよい。

また、電圧検出回路６０に直列に接続される電流制限回路７０は、図２に示すように、抵抗Ｒ１により構成される。前述のとおり、リレー回路４０の下流側のスイッチング素子５３１は、リレー回路４０のスイッチ駆動部４１２，４２２，４３２を一つに繋ぐ弱電ライン９０に接続されている。このため、リレー回路４０の上流側のスイッチング素子１１１，１１２，１１３が誤作動している場合や、故障により短絡している場合に、下流側のスイッチング素子５３１をオフにすると、複数のスイッチ駆動部４１２，４２２，４３２のＬ負荷（誘導負荷）の跳ね返り電圧がスイッチング素子５３１に集中的に印加する。これにより、跳ね返り電圧が下流側のスイッチング素子５３１のアクティブクランプ耐量を超え、スイッチング素子５３１に損傷や故障等が生じる虞がある。これに対し、本実施形態の電気ユニット１００では、電圧検出回路６０に直列（即ち、スイッチング素子５３１と並列）に接続された電流制限回路７０が設けられているため、電圧検出回路６０とリレー回路４０の下流側のスイッチング素子５３１のクランプエネルギーを案分することが可能となる。従って、仮にリレー回路４０の上流側のスイッチング素子１１１，１１２，１１３が誤作動や故障している場合、下流側のスイッチング素子５３１がオフされても、跳ね返り電圧がスイッチング素子５３１に集中的に印加されない。即ち、リレー回路４０の下流側のスイッチング素子５３１の損傷や故障が防止され、安全にリレー４１，４２，４３をオフすることができる。

なお、電圧検出回路６０及び電流制限回路７０は、インバータ５０の内部構成として設けてもよい。

以上のとおり、本実施形態の電気ユニット１００は、強電バッテリ２０とインバータ５０とがリレー回路４０を介して強電ライン８０により接続される。また、リレー４１，４２，４３のスイッチ駆動部４１２，４２２，４３２の上流側及び下流側には、リレー４１，４２，４３をスイッチ制御するように、それぞれＶＣＭ１０内の上流側リレー駆動回路１１及びインバータ５０内の下流側リレー駆動回路５３が接続されている。このように、ＶＣＭ１０とインバータ５０という２つのユニットのそれぞれが備える上流側リレー駆動回路１１と下流側リレー駆動回路５３によって、リレー４１，４２，４３をスイッチ制御しているため、１つのユニットによってリレーを制御する場合に比べ、冗長性が高まる。

また、リレー４１，４２，４３の下流側を一括してスイッチ制御する下流側リレー駆動回路５３を、リレー回路４０を介した電力供給に関する制御を行うＬＢＣ３０や、リレー４１，４２，４３の動作に関する制御や指令を行うＶＣＭ１０ではなく、リレー４１，４２，４３の動作と直接の相関が無いリレー４１，４２，４３の下流側のユニット（以下、リレーに相関の無いユニットともいう）であるインバータ５０内に設けている。従って、リレー４１，４２，４３の動作に相関のあるユニット（ＬＢＣ３０及びＶＣＭ１０，以下、リレーに相関のあるユニットともいう）に異常が発生した場合でも、ＣＡＮ通信線９１や電圧検出回路６０を通じてリレーに相関の無いユニット（インバータ５０）により異常を検知し、リレー回路４０の上流側の指示なしに独立してリレー４１，４２，４３を一括してオフにすることができる。従って、冗長性及び安全性がより高まる。

以下、電気ユニット１００におけるリレー制御を説明する。

図３は、電気ユニット１００におけるリレー４１，４２，４３をオンにする際（ターンオン時）の制御（リレーのターンオン制御）を説明するフローチャートである。以下の制御は、いずれもＶＣＭ１０及び／またはインバータ５０のマイコン５４により実行される。

車両のイグニッションスイッチ（スタートスイッチ）がオンにされる等して、車両のシステムが起動すると、リレーのターンオン制御が開始される。

ステップＳ１０１において、ＶＣＭ１０及びマイコン５４は、電圧検出回路６０が所定の電圧を検出しているか否かにより、リレー回路４０の上流側のスイッチング素子１１１，１１２，１１３がオフ状態であるか否かを判断する。スイッチング素子１１１，１１２，１１３がいずれもオフ状態の場合、ＶＣＭ１０は、ステップＳ１０２の処理を実行する。

ステップＳ１０２において、ＶＣＭ１０（マイコン５４）は、リレー回路４０の下流側のスイッチング素子５３１をオンにする。

スイッチング素子５３１をオン状態にすると、ステップＳ１０３において、ＶＣＭ１０は、プリチャージリレー４２のスイッチ駆動部４２２の上流側に接続するスイッチング素子１１２、及び負極側メインリレー４３のスイッチ駆動部４３２の上流側に接続するスイッチング素子１１３をオンにする。これにより、プリチャージリレー４２及び負極側メインリレー４３がオン状態になり、強電バッテリ２０からの電力がプリチャージリレー４２を介してインバータ５０のコンデンサ５１に充電される。

コンデンサ５１が充電される（所定時間が経過する）と、ステップＳ１０４において、ＶＣＭ１０は、正極側メインリレー４１のスイッチ駆動部４１２の上流側に接続するスイッチング素子１１１をオンにする。これにより、正極側メインリレー４１及び負極側メインリレー４３がオン状態となり、強電バッテリ２０からインバータ５０を介して駆動モータに電力が供給される。また、ＶＣＭ１０は、正極側メインリレー４１がオン状態になった後、プリチャージリレー４２のスイッチ駆動部４２２の上流側に接続するスイッチング素子１１２をオフに切り替え、リレーのターンオン制御を終了する。

一方、ステップＳ１０１において、スイッチング素子１１１，１１２，１１３のいずれかがオン状態の場合、ＶＣＭ１０のスイッチ制御またはリレー回路４０の上流側のスイッチング素子１１１，１１２，１１３に異常が発生している虞がある。この状態で、リレー回路４０の下流側のスイッチング素子５３１をオンにすると、短絡等が生じる虞がある。従って、この場合、ステップＳ１１２において、マイコン５４は、リレー回路４０の下流側のスイッチング素子５３１をオフ状態のままにして、リレーのターンオン制御を終了する。

このように、電圧検出回路６０によりリレー回路４０の上流側のスイッチング素子１１１，１１２，１１３がオフ状態であることを検知した場合にのみ、リレー回路４０の下流側のスイッチング素子５３１をオン状態にする。即ち、リレー４１，４２，４３の上流側の制御系に異常がある場合には、リレー４１，４２，４３は駆動されないため、安全性が高まる。

なお、リレーのターンオン制御時に、ＣＡＮ通信線９１に通信途絶等の異常が生じた場合にも、マイコン５４は、リレー回路４０の下流側のスイッチング素子５３１をオフ状態のまま維持する。

図４は、電気ユニット１００におけるリレー４１，４２，４３をオフにする際（ターンオフ時）の制御（リレーのターンオフ制御）を説明するフローチャートである。ターンオン制御と同様に、以下の制御は、いずれもＶＣＭ１０及び／またはインバータ５０のマイコン５４により実行される。

車両の運転終了時（車両システムの停止時）等、強電バッテリ２０から駆動モータへの電力供給、または駆動モータから強電バッテリ２０への回生電力の供給を遮断するシーンにおいて、リレー４１，４２，４３をオフにする制御（リレーのターンオフ制御）が開始される。

ステップＳ２０１において、ＶＣＭ１０は、正極側及び負極側のメインリレー４１，４３をオフにするため、正極側メインリレー４１のスイッチ駆動部４１２の上流側に接続するスイッチング素子１１１、及び負極側メインリレー４３のスイッチ駆動部４３２の上流側に接続するスイッチング素子１１３をオフに切り替える。なお、強電バッテリ２０から駆動モータ、または駆動モータから強電バッテリ２０へ電力供給を行っている状態において、プリチャージリレー４２のスイッチ部４２１はオフ状態である。即ち、正常な制御が行われている場合、ステップＳ２０１の処理によって、リレー回路４０の上流側のスイッチング素子１１１，１１２，１１３は、いずれもオフ状態となる。

ステップＳ２０２において、マイコン５４は、リレー回路４０の下流側のスイッチング素子５３１をオフにし、リレーのターンオフ制御を終了する。

ここで、スイッチング素子５３１をオフにする際、仮に上流側のスイッチング素子１１１，１１２，１１３が誤作動や故障によりオフされていなかったとしても、電流制限回路７０により、スイッチング素子５３１のクランプエネルギーが案分され、跳ね返り電圧がスイッチング素子５３１に集中的に印加されることはない。

なお、リレーのターンオフ制御時に、ＣＡＮ通信線９１に通信途絶等の異常が生じた場合は、マイコン５４は、リレー回路４０の下流側のスイッチング素子５３１を強制的にオフする。

また、リレーのターンオン時及びターンオフ時以外の場面において、電圧検出回路６０による検出結果やＣＡＮ通信線９１の通信途絶等により、電気ユニット１００の制御系（ＶＣＭ１０、ＬＢＣ３０、スイッチング素子１１１，１１２，１１３等）の異常を検知した場合、マイコン５４は、下流側リレー駆動回路５３のスイッチング素子５３１をオフにして、リレー４１，４２，４３を一括してオフ状態にする。これにより、電気ユニット１００の制御系に異常がある場合に、リレー４１，４２，４３がオン状態になることが防止され、車両システムの安全性が高まる。

上記した実施形態の電気ユニット１００によれば、以下の効果を得ることができる。

電気ユニット１００は、強電バッテリ（バッテリ）２０とインバータ（高電圧ユニット）５０とがリレー４１，４２，４３を介して接続される。そして、リレー４１，４２，４３をスイッチ制御するようにリレー４１，４２，４３のスイッチ駆動部４１２，４２２，４３２の上流側に接続される上流側リレー駆動回路（第１駆動回路）１１と、リレー４１，４２，４３をスイッチ制御するように、リレー４１，４２，４３のスイッチ駆動部４１２，４２２，４３２の下流側に接続された下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３と、を備える。このように、上流側リレー駆動回路（第１駆動回路）１１と下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３という２つの駆動回路によって、上流側と下流側とでそれぞれリレー４１，４２，４３をスイッチ制御しているため、１つのユニットによってリレー４１，４２，４３を制御する場合に比べ、冗長性を確保することができる。

また、電気ユニット１００は、下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３と並列に接続された電圧検出回路６０と、電圧検出回路６０に直列に接続された電流制限回路７０と、を備える。リレー４１，４２，４３の下流側の電圧検出回路６０により、上流側のスイッチング素子（スイッチ）１１１，１１２，１１３の状態を検出することで、リレー４１，４２，４３の上流側の制御系の異常を検知し、異常時には下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３でリレーをオフにできる。このため、制御系に異常が生じている状態でリレー４１，４２，４３を駆動させることを防止でき、電気ユニット１００の安全性が高まる。

また、リレー４１，４２，４３の上流側の制御系が誤作動や故障した場合でも、電圧検出回路６０に直列に接続された電流制限回路７０により、電圧検出回路６０とリレー４１，４２，４３の下流側のスイッチング素子（スイッチ）５３１のクランプエネルギーを案分することが可能となる。従って、リレー４１，４２，４３の上流側の制御系が誤作動や故障した場合においても、スイッチング素子（スイッチ）５３１の部品耐量を超えることが防止され、スイッチング素子（スイッチ）５３１の損傷や故障が防止される。

また、電気ユニット１００は、下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３が、正極強電ライン（正極ライン）８１及び負極強電ライン（負極ライン）８２に設けられたリレー４１，４２，４３を一括してスイッチ制御するように、各リレー４１，４２，４３のスイッチ駆動部４１２，４２２，４３２の下流側を一つに繋ぐライン（弱電ライン９０）上に設けられる。そして、下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３は、インバータ（高電圧ユニット）５０内に設けられている。従って、上流側の制御系の異常を検知した場合、下流側のインバータ（高電圧ユニット）５０が、上流側のユニット（ＬＢＣ３０及びＶＣＭ１０）からの指令なしに独立してリレー４１，４２，４３を一括してオフにすることができる。従って、冗長性及び安全性がより高まる。

また、下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３が、複数のリレー４１，４２，４３を一括してスイッチ制御するため、リレー４１，４２，４３の下流側において、リレー４１，４２，４３を個別にスイッチ制御する場合に比べ、システムが簡素化する。従って、部品数が減り、低コスト化が実現される。

電気ユニット１００は、上流側リレー駆動回路（第１駆動回路）１１がＶＣＭ（車両コントロールモジュール）１０内に設けられ、下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３が、モータを駆動するインバータ５０内に設けられている。これにより、リレー４１，４２，４３は、ＶＣＭ（車両コントロールモジュール）１０とインバータ５０という２つのユニットによってスイッチ制御されるため、１つのユニットによってリレーを制御する場合に比べ、冗長性が高まる。

また、リレー４１，４２，４３の下流側を一括してスイッチ制御する下流側リレー駆動回路５３を、リレーに相関の無いユニットであるインバータ５０内に設けているため、リレーに相関のあるユニット（ＶＣＭ１０及びＬＢＣ３０）に異常が発生した場合でも、リレーに相関の無いユニット（インバータ５０）が独立して、リレー４１，４２，４３を一括してオフにすることができる。従って、冗長性及び安全性がより高まる。

電気ユニット１００は、インバータ５０が下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３を制御するマイコン５４を備え、マイコン５４は、ＶＣＭ（車両コントロールモジュール）１０とＣＡＮ通信線（通信線）９１により相互に通信可能に接続される。そして、マイコン５４は、ＣＡＮ通信線（通信線）９１に異常が発生した場合、または電圧検出回路６０が上流側リレー駆動回路（第１駆動回路）１１のスイッチ制御に関する異常を検出した場合、下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３のスイッチング素子（スイッチ）５３１をオフ状態にする。これにより、電気ユニット１００の制御系に異常がある場合に、リレー４１，４２，４３がオン状態になることが防止され、車両システムの安全性が高まる。

電気ユニット１００は、ＶＣＭ（車両コントロールモジュール）１０が、リレー４１，４２，４３をオンする場合、ＶＣＭ（車両コントロールモジュール）１０は、下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３のスイッチング素子（スイッチ）５３１を先にオンしてから、上流側リレー駆動回路（第１駆動回路）１１のスイッチング素子（スイッチ）１１１，１１２，１１３をオンする。これにより、リレー４１，４２，４３の上流側のスイッチ制御に異常がある場合、下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３のスイッチング素子（スイッチ）５３１をオンする前に、電圧検出回路６０により異常を検出できる。従って、電気ユニット１００の制御系に異常がある場合には、リレー４１，４２，４３を下流側から一括してオフ状態にし、リレー４１，４２，４３をオン駆動しないようにすることができる。よって、車両システムの安全性がより高まる。

電気ユニット１００は、ＶＣＭ（車両コントロールモジュール）１０が、リレー４１，４２，４３をオンする際、ＣＡＮ通信線（通信線）９１に異常が発生した場合、または電圧検出回路６０が上流側リレー駆動回路（第１駆動回路）１１のスイッチ制御に関する異常を検出した場合、インバータ５０のマイコン５４が、下流側リレー駆動回路（第２駆動回路）５３のスイッチング素子（スイッチ）５３１をオフに制御する。このように、リレー４１，４２，４３の上流側の制御系に異常がある場合には、リレー４１，４２，４３はオン駆動されないため、システムの安全性が高まる。

なお、本実施形態においては、リレー回路４０がプリチャージリレー４２を含むが、必ずしもこれに限られず、リレー回路４０が少なくとも正極側メインリレー４１及び負極側メインリレー４３を含む構成であればよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１０、車両コントロールモジュール（ＶＣＭ），１１、上流側リレー駆動回路（第１駆動回路），２０、強電バッテリ，３０、バッテリコントローラ（ＬＢＣ），４０、リレー回路，４１、正極側メインリレー（リレー），４２、プリチャージリレー，４３、負極側メインリレー（リレー），４１１、スイッチ部，４１２、スイッチ部，４１３、スイッチ部，４２１、スイッチ駆動部，４２２、スイッチ駆動部，４３２、スイッチ駆動部，５０、インバータ（高電圧ユニット），５３、下流側リレー駆動回路（第２駆動回路），６０、電圧検出回路，７０、電流制限回路，８０、強電ライン，８１、正極強電ライン（正極ライン），８２、負極強電ライン（負極ライン），９０、弱電ライン，１００、電気ユニット

Claims (6)

1. バッテリと、
   前記バッテリに接続される高電圧ユニットと、
   前記バッテリと前記高電圧ユニットとの間の正極ライン及び負極ラインのそれぞれに設けられるリレーと、を備える電動車両用の電気ユニットであって、
   前記正極ライン及び前記負極ラインに設けられたリレーのそれぞれを個別にスイッチ制御するように、各リレーのスイッチ駆動部の上流側のそれぞれに電気的に接続される第１駆動回路と、
   前記正極ライン及び前記負極ラインに設けられたリレーを一括してスイッチ制御するように、各リレーの前記スイッチ駆動部の下流側を一つに繋ぐライン上に設けられた第２駆動回路と、
   前記第２駆動回路と並列に接続された電圧検出回路と、
   前記電圧検出回路に直列に接続された電流制限回路と、を備え、
   前記第２駆動回路は、前記高電圧ユニット内に設けられる、
   電気ユニット。
2. 請求項１に記載の電気ユニットであって、
   前記第１駆動回路は、車両コントロールモジュール内に設けられ、
   前記高電圧ユニットは、モータを駆動するインバータである、
   電気ユニット。
3. 請求項２に記載の電気ユニットであって、
   前記インバータは、前記第２駆動回路を制御するマイコンを備え、
   前記マイコンは、前記車両コントロールモジュールと、通信線により相互に通信可能に接続され、
   前記マイコンは、前記通信線に異常が発生した場合、または、前記電圧検出回路が、前記リレーのスイッチ駆動部の上流側に接続された第１駆動回路のスイッチの制御に関する異常を検出した場合に、前記第２駆動回路のスイッチをオフ状態に制御する、
   電気ユニット。
4. 請求項２または３に記載の電気ユニットであって、
   前記車両コントロールモジュールは、
   前記リレーをオンする場合、前記第２駆動回路のスイッチを先にオンしてから、前記第１駆動回路のスイッチをオンし、
   前記リレーをオフする場合、前記第１駆動回路のスイッチを先にオフしてから、前記第２駆動回路のスイッチをオフする、
   電気ユニット。
5. 請求項１または２に記載の電気ユニットであって、
   前記正極ラインに設けられるリレーは、前記バッテリから前記高電圧ユニットへの電力供給をオンまたはオフする正極側メインリレーと、
   前記正極側メインリレーに並列に接続されたプリチャージリレーと、を含む、
   電気ユニット。
6. 請求項１または２に記載の電気ユニットであって、
   前記第２駆動回路を制御するマイコンと、
   前記第２駆動回路に送信する駆動信号を生成する第１電源と、
   前記マイコンに供給する電力を生成する第２電源と、
   をさらに備え、
   前記第１電源は、前記第２電源よりも高電圧である、
   電気ユニット。