JP4225122B2

JP4225122B2 - 負荷駆動回路における異常監視装置

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Publication number: JP4225122B2
Application number: JP2003159400A
Authority: JP
Inventors: 武司野崎; 真仁尾崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: JP2004364404A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された負荷を駆動する電気回路に関し、特に、その負荷駆動回路におけるセンサの異常を監視する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電動パワーステアリングや電動エアコンなど自動車搭載機器の電動化、大容量化に対応するため、従来の１４Ｖ系電源に４２Ｖ系電源を加えた４２Ｖ自動車電源システムが提案されている。４２Ｖ系電源では電圧が従来の１４Ｖ系の３倍となるため、電流が３分の１で済み、損失の低減、ハーネスの軽量化が図れる。また、大容量負荷への対応も容易になる。バッテリの容量も従来より大きくなり、将来的には現状の鉛蓄電池に代わってニッケル水素電池やリチウムイオン電池などが適用される可能性もある。
【０００３】
しかしながら、ランプ類などは４２Ｖ化すると寿命が短くなるなどのデメリットが生じるため、従来の１４Ｖ系もそのまま残す必要がある。そこで、最近、４２Ｖ系の主バッテリと１４Ｖ系の副バッテリを両方備えるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータを備えて、電圧を昇降圧できるような電源システムが提案されている。なお、１４Ｖ系のバッテリとは、充電電圧が１４Ｖで、放電電圧が１２Ｖのバッテリをいう。また、４２Ｖ系のバッテリとは、充電電圧が４２Ｖで、放電電圧が３６Ｖのバッテリをいう。
【０００４】
また、このような電源システムに限らず、エンジンの駆動力をモータでアシストするハイブリッド車両において、低電圧のバッテリからＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧してモータのインバータに電力を供給する場合もある。この場合に、車両を駆動させるためのモータへの供給電流を低くしてハーネスの軽量化を図るため、また車両を駆動させるために高い駆動力を得るために、駆動用モータの定格電圧は高いことが多い。一方、車両に搭載されるバッテリの電圧を高めるためには、１．２Ｖ程度のバッテリセルを多数直列に接続しなければならない。多数直列に接続してもモータの定格電圧にならない場合、バッテリの電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧してインバータを経由させてモータに供給することになる。
【０００５】
このように、車両に搭載された電気回路において、バッテリの電圧を昇降圧させる必要があり、このような場合、ＤＣ／ＤＣコンバータが用いられる。特開平８−２１４５９２号公報（特許文献１）は、モータの駆動、回生制動およびバッテリの充電を簡単な構成で実現することができるとともに、バッテリのリフレッシュをも行なわせることができるモータの駆動装置を開示する。このモータの駆動装置は、フライホイールダイオードを有する２個のスイッチング素子を直列に接続してなるアームを１つ以上有し、入力端子がバッテリに接続され、出力端子がモータに接続されて、スイッチング素子のオンオフによりモータを通電制御する駆動回路と、この駆動回路に並列に接続されフライホイールダイオードを有する２個のスイッチング素子を直列に接続してなるチョッパ回路と、このチョッパ回路の中性点とバッテリとの間に接続された直流側リアクトルと、駆動回路及びチョッパ回路のスイッチング素子をオンオフ制御するように設けられ、チョッパ回路を、バッテリから駆動回路に電力を供給するときには昇圧用チョッパとして作用可能とし、駆動回路からバッテリに電力を供給するときには降圧用チョッパとして作用可能とする制御回路とを備える。特に、制御回路は、モータ出力が低いときには駆動回路にバッテリの基準電圧を供給し、モータ出力が高いときにはチョッパ回路を昇圧用チョッパとして作用させるように制御する。
【０００６】
この特許文献１に開示されたモータの駆動装置によると、バッテリから駆動回路を介してモータに電力を供給するときには、チョッパ回路を昇圧用チョッパとして作用可能であるので、バッテリ電圧よりも高い電圧をモータに印加することが可能になって、モータを定常時よりも高い回転数で駆動させることができる。また、駆動回路からバッテリに電力を供給するときには、チョッパ回路を降圧用チョッパとして作用可能であるので、モータを回生制動する場合もしくはバッテリを外部電源より充電する場合にモータ発電電圧もしくは外部電源電圧がバッテリ電圧よりも高かったとしても、回路素子を破損することなくバッテリに充電することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−２１４５９２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したモータの駆動装置によると、インバータ回路に並行にチョッパ回路を設け、モータの高出力時にはチョッパ回路を昇圧用チョッパとして作用させ、モータの回生時にはチョッパ回路を降圧用チョッパとして作用させているが、このような電圧調整時に電圧センサの異常が発生すると、的確な電圧制御が行なわれず、バッテリ等を劣化させる可能性があった。昇圧時においては、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側（昇圧前）の電圧センサと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側（昇圧後）の電圧センサと、バッテリの電圧センサにより検知された電圧値を単に比較したのでは、どの電圧センサが異常であるのかがわからない。
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、負荷に電力を供給するためにコンバータとバッテリとを有する負荷駆動回路において、各部の電圧を検知するセンサの異常を監視する、負荷駆動回路における異常監視装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る異常監視装置は、昇圧動作または降圧動作の少なくともいずれかの動作を行なうコンバータと、コンバータの入力側に接続されたバッテリとを備え、コンバータから負荷に電力を供給する負荷駆動回路における異常を監視する。この異常監視装置は、バッテリの電圧値を検知するための第１の検知手段と、コンバータの入力側の電圧値を検知するための第２の検知手段と、コンバータの出力側の電圧値を検知するための第３の検知手段と、検知手段により検知された電圧値の差分値を算出するための算出手段と、差分値と予め定められたしきい値とに基づいて、検知手段の異常を監視するための監視手段とを含む。
【００１１】
第１の発明によると、たとえば、コンバータが昇圧動作も降圧動作もしていない状態においては、第１の検知手段により検知される電圧値も、第２の検知手段により検知される電圧値も、第３の検知手段により検知される電圧値も、これらの検知手段である３つの電圧センサが全て正常であれば、同じかほぼ同じ電圧値を検知する。そのため差分値はしきい値を超えないが、電圧センサに異常があれば、差分値がしきい値を超えるので、監視手段は、差分値としきい値とを比較することにより検知手段の異常を監視できる。また、コンバータが昇降圧動作中である場合には、第１の検知手段により検知される電圧値も、第２の検知手段により検知される電圧値も、これらの検知手段である２つの電圧センサが両方とも正常であれば、同じかほぼ同じ電圧値を検知する。そのため差分値はしきい値を超えないが、いずれかの電圧センサに異常があれば、差分値がしきい値を超えるので、監視手段は、差分値としきい値と比較することにより検知手段の異常を監視できる。その結果、負荷に電力を供給するためにコンバータとバッテリとを有する負荷駆動回路において、各部の電圧を検知するセンサの異常を監視する異常監視装置を提供することができる。
【００１２】
第２の発明に係る異常監視装置においては、第１の発明の構成に加えて、監視手段は、負荷駆動回路上の略等電位の位置において検知手段により検知された電圧値の差分値が、予め定められたしきい値以上であることに基づいて、検知手段の異常を検知するための手段を含む。
【００１３】
第２の発明によると、コンバータが昇圧動作も降圧動作もしていない状態において、第１の検知手段、第２の検知手段および第３の検知手段は、負荷駆動回路上の略等電位の位置における電圧値を検知することになる。第１の検知手段、第２の検知手段および第３の検知手段の異常を、監視手段により差分値としきい値とを比較することにより監視できる。すなわち、検知手段が正常であれば差分値がしきい値以上になることがないため、差分値がしきい値以上であると検知手段が異常であると判断できる。また、コンバータが昇降圧動作中である場合には、第１の検知手段および第２の検知手段は、負荷駆動回路上の略等電位における電圧値を検知することになる。第１の検知手段および第２の検知手段の異常を、監視手段により差分値としきい値とを比較することにより監視できる。すなわち、双方の検知手段が正常であれば差分値がしきい値以上になることがないため、差分値がしきい値以上であると検知手段が異常であると判断できる。その結果、負荷駆動回路において、各部の電圧を検知するセンサの異常を監視する異常監視装置を提供することができる。
【００１４】
第３の発明に係る異常監視装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、監視手段は、コンバータが昇圧動作および降圧動作していない場合に、第１の検知手段により検知された電圧値と第２の検知手段により検知された電圧値との第１の差分値、第１の検知手段により検知された電圧値と第３の検知手段により検知された電圧値との第２の差分値および第２の検知手段により検知された電圧値と第３の検知手段により検知された電圧値との第３の差分値に基づいて、検知手段の中の異常な検知手段を特定するための手段を含む。
【００１５】
第３の発明によると、第１の検知手段、第２の検知手段および第３の検知手段は、負荷駆動回路上の略等電位の位置における電圧値を検知することになる。第１の検知手段、第２の検知手段および第３の検知手段の異常を、監視手段により差分値としきい値とを比較することにより監視できる。すなわち、検知手段が正常であれば差分値がしきい値以上になることがないため、差分値がしきい値以上であると検知手段が異常であると判断できる。このとき、たとえば、３つの差分値の中で最も小さな差分値を算出する際に用いられた２つの検知手段を正常と、他の１つを異常と特定するようにしてもよい。その結果、負荷駆動回路において、各部の電圧を検知するセンサの異常を監視して異常な検知手段を特定することができる異常監視装置を提供することができる。
【００１６】
第４の発明に係る異常監視装置は、第１または２の発明の構成に加えて、コンバータが昇降圧作動中に、コンバータによる昇降圧動作を中止するように、コンバータを制御するための制御手段をさらに含む。監視手段は、コンバータが昇降圧動作を中止したことに応じて、第１の検知手段により検知された電圧値と第２の検知手段により検知された電圧値との第１の差分値、第１の検知手段により検知された電圧値と第３の検知手段により検知された電圧値との第２の差分値および第２の検知手段により検知された電圧値と第３の検知手段により検知された電圧値との第３の差分値に基づいて、検知手段の中の異常な検知手段を特定するための手段を含む。
【００１７】
第４の発明によると、コンバータが昇降圧動作中である場合には、負荷駆動回路上における略等電位における電圧値を検知する、第１の検知手段および第２の検知手段の異常を、差分値としきい値とを比較しておいて、異常であると判断されると、制御手段が、コンバータによる昇降圧動作を中止する。昇降圧動作の中止後に、第１の検知手段および第２の検知手段は、負荷駆動回路上の略等電位における電圧値を検知することになる。第１の検知手段および第２の検知手段の異常を、監視手段により差分値としきい値とを比較することにより監視できる。すなわち、双方の検知手段が正常であれば差分値がしきい値以上になることがないため、差分値がしきい値以上であると検知手段が異常であると判断できる。このとき、たとえば、３つの差分値の中で最も小さな差分値を算出する際に用いられた２つの検知手段を正常と、他の１つを異常と判断するようにしてもよい。その結果、負荷駆動回路において、各部の電圧を検知するセンサの異常を監視して異常な検知手段を特定することができる異常監視装置を提供することができる。
【００１８】
第５の発明に係る異常監視装置は、昇圧動作または降圧動作の少なくともいずれかの動作を行なうコンバータと、コンバータの入力側に接続されたバッテリとを備え、コンバータから負荷に電力を供給する負荷駆動回路における異常を監視する。この異常監視装置は、バッテリの電圧値を検知するための第１の検知手段と、コンバータの入力側の電圧値を検知するための第２の検知手段と、バッテリの電流値を検知するための手段と、負荷駆動回路から負荷へ供給される負荷消費電力値を検知するための手段と、バッテリの電流値とバッテリの電圧値と負荷消費電力値とにより算出される第１の値と、バッテリの電流値とコンバータの入力側の電圧値と負荷消費電力値とにより算出される第２の値とを算出するための算出手段と、第１の値と第２の値とに基づいて、検知手段の異常を監視するための監視手段とを含む。
【００１９】
第５の発明によると、第１の検知手段が正常であれば、バッテリの電圧値とバッテリの電流値とを乗算した値と負荷消費電力とは等しくなるので、第１の値は０になるはずである。また、第２の検知手段が正常であれば、コンバータの入力側の電圧値とバッテリの電流値とを乗算した値と負荷消費電力とは等しくなるので、第２の値は０になるはずである。しかしながら、いずれかの検知手段が異常であると、これら第１の値や第２の値は０ではない値になる。監視手段は、これらの第１の値と第２の値とに基づいて、検知手段の異常を監視することができる。その結果、負荷駆動回路において、各部の電圧を検知するセンサの異常を監視する異常監視装置を提供することができる。
【００２０】
第６の発明に係る異常監視装置においては、第５の発明の構成に加えて、算出手段は、第１の値を、バッテリの電流値とバッテリの電圧値とを乗算した値から負荷消費電力値を減算した値の絶対値として算出するための手段と、第２の値を、バッテリの電流値とコンバータの入力側の電圧値とを乗算した値から負荷消費電力値を減算した値の絶対値として算出するための手段とを含む。監視手段は、第１の値と第２の値とのいずれか大きい方の値を算出する際に用いた電圧値を検知した検知手段が異常であると特定するための手段を含む。
【００２１】
第６の発明によると、理想的には、これら第１の値も第２の値も０になるはずであるが、一方が他方よりも大きな値になると、その大きい方の値を算出するために用いた電圧値を検知した検知手段が異常であると特定することができる。その結果、負荷駆動回路において、各部の電圧を検知するセンサの異常を監視して、異常な検知手段を特定することができる異常監視装置を提供することができる。
【００２２】
第７の発明に係る異常監視装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、第３の検知手段は、独立して、コンバータの出力側の電圧値を検知する少なくとも２つの検知手段を含む。
【００２３】
第７の発明によると、コンバータの出力側の電圧値を検知する第３の検知手段は、第３の検知手段自体が異常であるのか、コンバータ自体が異常であるのか、コンバータへの入力電圧値が異常であるのかを的確に分別することが困難である。そのため、少なくとも二重の検知手段として、双方が異なる電圧値を検知した場合に、第３の検知手段が異常であると判断することができる。
【００２４】
第８の発明に係る異常監視装置においては、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、監視手段は、異常である状態を予め定められた時間以上継続して監視することにより、検知手段の異常を検知するための手段を含む。
【００２５】
第８の発明によると、異常である状態を予め定められた時間以上継続して監視するので、電圧を検知する検知手段である電圧センサの一時的な異常による誤動作を防止することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２７】
なお、以下に説明する実施の形態においては、車両に搭載された、第１バッテリとして１４Ｖ系のバッテリ、第２バッテリとして４２Ｖ系のバッテリの２つのバッテリを有する電源システムに関して説明するが、本発明はこのような電源システムに限定して適用されるものではない。また、以下に説明する実施の形態においては、エンジンと、モータとして機能してエンジンをアシストしたり、回生制動される場合ジェネレータとして機能してエネルギを回収してバッテリを充電したりするモータジェネレータとを有する、いわゆるハイブリッド車両について説明するが、本発明はこのようなハイブリッド車両に限定して適用されるものではない。
【００２８】
本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータと、そのＤＣ／ＤＣコンバータの入力側に接続された少なくとも１つのバッテリと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続されたインバータなどの負荷とを含むシステムに適用される。このようなシステムにおいて、バッテリの電圧値を検知する電圧センサと、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側（バッテリ側）の電圧値を検知する電圧センサと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側（負荷側）の電圧値を検知する電圧センサとを監視して、電圧センサに異常が発生していないか否かを監視するものである。
【００２９】
以下においては、このようなシステムにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータによりバッテリの電圧を昇圧して、バッテリからモータとして機能するモータジェネレータに（インバータを経由して）電力を供給する際において（すなわちバッテリから放電する際において）、少なくとも３つの電圧センサを監視する場合について説明する。この際に、ＤＣ／ＤＣコンバータは、昇圧する回路と降圧する回路との双方を有するものであってもよいし、昇圧回路のみまたは降圧回路のみを有するものであってもよい。
【００３０】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態に係る異常監視装置であるＥＣＵ１０００を含む車両について説明する。
【００３１】
図１に、本実施の形態に係る異常監視装置であるＥＣＵ１０００を含む車両の制御ブロック図を示す。図１に示すように、この車両は、エンジン１００と、モータとして機能してエンジン１００をアシストするモータジェネレータ２００と、モータジェネレータ２００に電力を供給するインバータ３００と、インバータ３００などの負荷に所定の電圧値の電力を供給するために、バッテリの電圧を昇圧および降圧の少なくともいずれかを行なうＤＣ／ＤＣコンバータ４００とを含む。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００は、第１のバッテリ６００（ここでは第１のバッテリ６００を１４Ｖ系バッテリと想定するがこれに限定されない。）と、システムメインリレー５００およびヒューズ５５０を介して第２のバッテリ（ここでは第２のバッテリを４２Ｖ系バッテリと想定するがこれに限定されない。）とに接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４００は、第１のバッテリ６００や第２のバッテリ７００から放電された電力をインバータ３００の定格電圧にまで昇圧することができる。
【００３２】
エンジン１００のクランクシャフトプーリ１２０は、電磁クラッチ１１０を介してモータジェネレータプーリ１３０にベルト１４０を介して接続され、モータジェネレータ２００がインバータ３００から電力の供給を受けモータとして機能するときにはエンジン１００をアシストする。また、この車両が回生制動状態にある場合には、エンジン１００のクランクシャフトに接続された駆動輪からの駆動力を回生制動するためにモータジェネレータ２００がジェネレータとして機能して走行エネルギを電気エネルギに変換しバッテリを充電する。
【００３３】
ＥＣＵ１０００は、インバータ３００、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００およびシステムメインリレー５００に接続され、それぞれの機器に制御信号を送信する。なお、図１においては制御信号線を点線にて示している。またエンジン１００は図示しないエンジンＥＣＵにより制御される。
【００３４】
図１に示す車両は、たとえば、赤信号などで車両が停止するとエンジン１００を自動的に停止し、補機への電力を第２のバッテリ７００を用いて制御するアイドリングストップシステムを搭載した車両である。ただし、本発明はこのようなアイドリングシステムを搭載した車両に限定されるものではない。一般的なハイブリッド車両と言われるエンジンとモータとを車両の駆動源として用いる車両であってもよいし、エンジン１００をアシストするモータジェネレータを有さず、バッテリ６００とＤＣ／ＤＣコンバータ４００とＤＣ／ＤＣコンバータ４００に接続された負荷とそれらを制御するＥＣＵとを含むのみの負荷駆動回路であってもよい。
【００３５】
図２に、図１の部分拡大図を示す。図２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００の入力側電圧センサ４１０と、出力側電圧センサ４２０と、昇圧回路４３０と、切換回路４４０とを含む。切換回路４４０は、ＥＣＵ１０００から送信された制御信号に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧回路４３０を制御し、第１のバッテリ６００の電圧を所定の電圧に昇圧してインバータ３００に供給する。
【００３６】
入力側電圧センサ４１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００の入力側回路に接続され、昇圧前電圧ＶＬを検知して、ＥＣＵ１０００へ送信する。出力側電圧センサ４２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００の出力側回路に接続され、昇圧後電圧ＶＨを検知して、ＥＣＵ１０００へ送信する。
【００３７】
なお、入力側電圧センサ４１０および出力側電圧センサ４２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００の外部に設けられるものであってもよい。
【００３８】
また、図２に示すように、第１のバッテリ６００のバッテリ電圧ＶＢを検知するバッテリ電圧センサ６１０が、第１のバッテリ６００に設けられている。バッテリ電圧センサ６１０により検知されたバッテリ電圧ＶＢはＥＣＵ１０００へ送信される。
【００３９】
図１および図２に示したように、ＥＣＵ１０００には、バッテリ電圧ＶＢ、昇圧前電圧ＶＬおよび昇圧後電圧ＶＨが入力される。ＥＣＵ１０００は、これらの入力された電圧値に基づいて、どの電圧センサに異常が発生しているか否かを判断することにより、異常を監視する。
【００４０】
図３を参照して、本発明の実施の形態に係る異常監視装置であるＥＣＵ１０００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００４１】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ１０００は、バッテリ電圧ＶＢ、昇圧前電圧ＶＬおよび昇圧後電圧ＶＨをそれぞれ検知する。このとき、ＥＣＵ１０００は、バッテリ電圧センサ６１０から入力された信号に基づいてバッテリ電圧ＶＢを、入力側電圧センサ４１０により入力された信号に基づいて昇圧前電圧ＶＬを、出力側電圧センサ４２０により入力された信号に基づいて昇圧後電圧ＶＨを、それぞれ検知する。
【００４２】
Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１０００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００が昇圧中であるか否かを判断する。この判断は、ＥＣＵ１０００自体がＤＣ／ＤＣコンバータ４００の切換回路４４０に出力した信号に基づいて行なわれる。ＤＣ／ＤＣコンバータ４００が昇圧中であると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１１４へ移される。
【００４３】
Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１０００は、ＶＢＬ偏差として、ＶＢＬ偏差＝｜ＶＢ−ＶＬ｜を算出する。Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１０００は、ＶＢＬ偏差が、一定時間以上の間、基準値以上の状態であるか否かを判断する。ＶＢＬ偏差が一定時間以上の間、基準値以上であると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１０へ移される。
【００４４】
Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１０００は、昇圧制御の中止を行なう。このとき、ＥＣＵ１０００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００の切換回路４４０に対して、昇圧回路４３０による昇圧処理の中止を行なう信号を送信する。このＳ１０８の処理後、処理はＳ１１２へ移される。
【００４５】
Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１０００は、すべての電圧センサが正常であると判断する。
【００４６】
Ｓ１１２にて、ＥＣＵ１０００は、バッテリ電圧ＶＢ、昇圧前電圧ＶＬおよび昇圧後電圧ＶＨを再検知する。Ｓ１１４にて、ＥＣＵ１０００は、ＶＢＬ偏差として、ＶＢＬ偏差＝｜ＶＢ−ＶＬ｜、ＶＢＨ偏差として、ＶＢＨ偏差＝｜ＶＢ−ＶＨ｜、ＶＨＬ偏差として、ＶＨＬ偏差＝｜ＶＨ−ＶＬ｜を算出する。すなわち、３つのセンサで検知した３つの電圧値の中の２つの電圧値の組合せからなる３つの偏差の絶対値を算出する。
【００４７】
Ｓ１１６にて、ＥＣＵ１０００は、Ｓ１１４にて算出したＶＢＬ偏差、ＶＢＨ偏差およびＶＨＬ偏差の３つの偏差がすべてしきい値以下であるか否かを判断する。このとき、３つの偏差のすべてが、一定時間以上の間、しきい値以下であるか否かが判断される。３つの偏差がすべてしきい値以下であると（Ｓ１１６にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１６にてＮＯ）、処理はＳ１１８へ移される。
【００４８】
Ｓ１１８にて、ＥＣＵ１０００は、Ｓ１１４にて算出した３つの偏差（ＶＢＬ偏差、ＶＢＨ偏差およびＶＨＬ偏差）の中で最も小さな偏差を算出するのに用いた２つの電圧センサを正常と判断し、残り１つの電圧センサを異常と判断する。Ｓ１２０にて、ＥＣＵ１０００は、異常センサを特定する。特定された異常センサに関する情報は、ＥＣＵ１０００に内蔵されたメモリに記憶され、ダイアグノーシス診断等に用いられる。
【００４９】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る異常監視装置であるＥＣＵ１０００を搭載した車両の動作について説明する。
【００５０】
この車両が走行中に、予め定められたサンプリングタイム（たとえばＥＣＵ１０００に含まれるＣＰＵ（Central Processing Unit）のクロック周波数により定まるサンプリング間隔）にて、バッテリ電圧センサ６１０によりバッテリ電圧ＶＢが、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００の入力側電圧センサ４１０により昇圧前電圧ＶＬが、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００の出力側電圧センサ４２０により昇圧後電圧ＶＨが、それぞれ検知される（Ｓ１００）。ＤＣ／ＤＣコンバータが昇圧中である場合には（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、ＶＢＬ偏差がバッテリ電圧ＶＢと昇圧前電圧ＶＬの差の絶対値として算出される。
【００５１】
図１および図２のブロック図から明らかなように、バッテリ電圧ＶＢとＤＣ／ＤＣコンバータ４００の昇圧前電圧ＶＬとは等電位であるかほぼ等電位の位置における電圧である。したがって、ＶＢＬ偏差は理想的には０となる。ところが、バッテリ電圧センサ６１０または入力側電圧センサ４１０のいずれか一方が異常であると（電圧センサの内部において短絡していたり、電圧センサからの信号線が断線していたりすると）、ＶＢＬ偏差が一定時間以上の間、基準値以上の状態となる（Ｓ１０６にてＹＥＳ）。
【００５２】
この場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００による昇圧制御が中止される（Ｓ１０８）。ＤＣ／ＤＣコンバータ４００による昇圧処理が中止され、３つの電圧センサにより電圧値が検知される。図１および図２に示すブロック図において、バッテリ電圧センサ６１０により検知されるバッテリ電圧ＶＢと、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００の入力電圧センサ４１０により検知される昇圧前電圧ＶＬと、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００の出力電圧センサ４２０により検知される昇圧後電圧ＶＨとは、すべて等電位であるかほぼ等電位の位置における電圧であるため、これら３つの電圧センサにより検知された３つの電圧値の中の２つの電圧値の組合せからなる３つの電圧値の差（偏差）は、理想的には全て０となる。
【００５３】
昇圧制御中にＶＢＬ偏差が一定時間以上の間、基準値以上であるために昇圧制御が中止された場合や（Ｓ１０６にてＹＥＳ、Ｓ１０８）、昇圧中でない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、ＶＢＬ偏差がバッテリ電圧ＶＢと昇圧前電圧ＶＬの差の絶対値として、ＶＢＨ偏差がバッテリ電圧ＶＢと昇圧後電圧ＶＨとの差の絶対値として、ＶＨＬ偏差が昇圧後電圧ＶＨと昇圧前電圧ＶＬとの差の絶対値として、それぞれ算出される。この３つの偏差がすべてしきい値以下でないと（Ｓ１１６にてＮＯ）、３つの偏差の中で最も小さな偏差を算出するのに用いた２つの電圧センサが正常と判断され、残りの１つの電圧センサが異常と判断される（Ｓ１１８）。
【００５４】
たとえば、Ｓ１１４にて算出されたＶＢＬ偏差が最も小さい偏差であると想定すると、ＶＢＬ偏差を算出するために用いられたバッテリ電圧ＶＢを検出したバッテリ電圧センサ６１０が正常、同じくＶＢＬ偏差を算出するために用いられた昇圧前電圧ＶＬを検知した入力側電圧センサ４１０が正常と判断される。残り１つである出力側電圧センサ４２０が異常と判断される。
【００５５】
このようにして異常センサが出力側電圧センサ４２０と特定される（Ｓ１２０）。
【００５６】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００が昇圧中の場合であって（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、ＶＢＬ偏差が一定時間以上の間、基準値以上の状態でない場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００が昇圧中でない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）であってＶＢＬ偏差、ＶＢＨ偏差およびＶＨＬ偏差がすべてしきい値以下の場合（Ｓ１１６にてＹＥＳ）には、３つのセンサ（バッテリ電圧センサ６１０、入力側電圧センサ４１０、出力側電圧センサ４２０）のすべてが正常であると判断される（Ｓ１１０）。
【００５７】
以上のようにして、本実施の形態に係る異常監視装置を実現するＥＣＵによると、ＤＣ／ＤＣコンバータが昇圧中の場合には、バッテリ電圧センサと入力側電圧センサとによりそれぞれ検知された電圧値の絶対値であるＶＢＬ偏差を常に監視し、そのＶＢＬ偏差が一定時間以上の間、基準値以上の状態であると昇圧制御を中止する。また昇圧中でない場合および昇圧を中止した場合には、バッテリ電圧ＶＢと昇圧前電圧ＶＬと昇圧後電圧ＶＨの３つの電圧値の任意の２つの電圧値の差の絶対値をそれぞれ算出し、算出された３つの偏差がすべてしきい値以下であるか否かを判断する。３つの偏差がすべてしきい値以下でない場合には、異常であるセンサを特定する処理を実行する。
【００５８】
以上のようにして、本実施の形態に係る異常監視装置であるＥＣＵによると、略等電位にある箇所を検知する電圧センサの偏差を算出し、その偏差に基づいて電圧センサの異常を監視することができる。
【００５９】
なお、本実施の形態におけるフローチャートのＳ１１８の説明において、３つの電圧センサの中から異常である１つの電圧センサを特定する処理について説明したが、異常なセンサを特定する処理はＳ１１８の処理に限定されない。Ｓ１１８にて説明した以外の他の方法により異常なセンサを特定することも、本発明に含まれる。
【００６０】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る異常監視装置を含む車両について説明する。なお、本発明の実施の形態に係る説明において、前述の第１の実施の形態における説明と同じ説明については、ここでは繰返さない。
【００６１】
図４に、本発明の実施の形態に係る異常監視装置を含む車両の制御ブロック図を示す。なお、図４に示した制御ブロック図の中で、前述の第１の実施の形態の図１に示した部分と同じ部分については同じ参照符号を付してある。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００６２】
図４に示すように、本実施の形態においては、前述の第１の実施の形態に係る制御ブロック図に加えて、第１のバッテリ６００から放電される電流値を検知するバッテリ電流センサ６２０をさらに含む点が異なる。バッテリ電流センサ６２０により検知されたバッテリ電流ＩＢは、ＥＣＵ１０１０に入力される。なお、ＥＣＵ１０１０は、ハードウェア構成は前述の第１の実施の形態に係るＥＣＵ１０００と同じであるが、その内部で実行されるプログラムが異なるため、図１のＥＣＵ１０００と区別するためＥＣＵ１０１０と記載する。
【００６３】
図５を参照して、本実施の形態に係るＥＣＵ１０１０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００６４】
Ｓ２００にて、ＥＣＵ１０１０は、バッテリ電圧ＶＢ、昇圧前電圧ＶＬをそれぞれ検知する。Ｓ２０２にて、ＥＣＵ１０１０は、バッテリ電流ＩＢを検知する。このとき、ＥＣＵ１０１０は、バッテリ電流センサ６２０から入力された信号に基づいて、バッテリ電流ＩＢを検知する。
【００６５】
Ｓ２０４にて、ＥＣＵ１０１０は、駆動側消費電力Ｗを検知する。このときＥＣＵ１０１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００からインバータ３００に供給される電力や、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００から他の補機へ供給される電力などを合算した駆動側消費電力Ｗを検知する。Ｓ２０６にて、ＥＣＵ１０１０は、消費電力（１）を、消費電力（１）＝ＶＢ×ＩＢと、消費電力（２）を、消費電力（２）＝ＶＬ×ＩＢとしてそれぞれ算出する。
【００６６】
Ｓ２０８にて、ＥＣＵ１０１０は、第１の値であるＡ（１）を、Ａ（１）＝｜消費電力（１）−Ｗ｜として、第２の値Ａ（２）を、Ａ（２）＝｜消費電力（２）−Ｗ｜として、それぞれ算出する。これは、理想的には、バッテリ側と駆動側との電力差は０になるため、Ｓ２０８にて算出される第１の値Ａ（１）も第２の値Ａ（２）も、バッテリ電圧ＶＢおよび昇圧前電圧ＶＬがそれぞれ正しく検知されていれば、ともに０になる。
【００６７】
Ｓ２１０にて、ＥＣＵ１０１０は、第１の値Ａ（１）または第２の値Ａ（２）のいずれかが基準値以上の状態である状態が、予め定められた時間継続しているか否かを判断する。第１の値Ａ（１）または第２の値Ａ（２）のいずれかが基準値以上である状態が、予め定められた時間継続していると（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、処理はＳ２１２へ移される。もしそうでないと（Ｓ２１０にてＮＯ）、処理はＳ２１４へ移される。
【００６８】
Ｓ２１２にて、ＥＣＵ１０１０は、基準値以上の方の値を算出するのに用いた電圧値を検知した電圧センサを異常センサとして特定する。
【００６９】
Ｓ２１４にて、ＥＣＵ１０１０は、いずれのセンサも正常であると判断する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る異常監視装置であるＥＣＵを搭載した車両の動作について説明する。なお、前述の第１の実施の形態と同じ動作の説明についてはここでは繰返さない。
【００７０】
予め定められたサンプリングタイムで、バッテリ電圧ＶＢおよび昇圧前電圧ＶＬが検知される（Ｓ２００）。バッテリ電流ＩＢが検知され（Ｓ２０２）、駆動側消費電力Ｗが検知される（Ｓ２０４）。消費電力（１）が消費電力（１）＝バッテリ電圧ＶＢ×バッテリ電流ＩＢとして、消費電力（２）が消費電力（２）＝昇圧前電圧ＶＬ×バッテリ電流ＩＢとしてそれぞれ算出される（Ｓ２０６）。
【００７１】
第１の値としてＡ（１）が消費電力（１）から駆動側消費電力Ｗを減算した値の絶対値として、第２の値Ａ（２）として消費電力（２）から駆動側消費電力Ｗを減算した値の絶対値として、それぞれ算出される（Ｓ２０８）。
【００７２】
第１の値Ａ（１）または第２の値Ａ（２）のいずれかが基準値以上である状態が、予め定められた時間継続していると（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、基準値以上の方の値（第１の値Ａ（１）または第２の値Ａ（２））を算出するのに用いた電圧値を検知した電圧センサを異常と特定する。
【００７３】
以上のようにして、本実施の形態に係る異常監視装置であるＥＣＵによると、理想的には、バッテリ側と駆動側との電力差は０になるはずであるため、バッテリ電圧にバッテリ電流を乗算した値から駆動側消費電力を減算した値も、昇圧前電圧にバッテリ電流を乗算した値から駆動側消費電力を減算した値も、ともに０になるはずである。ただし、バッテリ電圧ＶＢを検知するバッテリ電圧センサ６１０またはＤＣ／ＤＣコンバータ４００の入力側電圧センサ４１０が異常である場合には、第１の値Ａ（１）または第２の値Ａ（２）のいずれかが基準値以上の状態になる。そのため、基準値以上となった方を異常センサとして特定することができる。
【００７４】
なお、本実施の形態に係るＥＣＵが実行するプログラムのフローチャートのＳ２１０において、第１の値Ａ（１）または第２の値Ａ（２）のいずれかが基準値以上の状態であるか否かを判断したが、本発明はこれに限定されるものではない。上述のように説明したＳ２１０における処理に代えて、第１の値Ａ（１）と第２の値Ａ（２）とを比較して、より大きな値を算出するのに用いた電圧センサを異常と判断するようにしてもよい。
【００７５】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態に係る異常監視装置であるＥＣＵを含む車両について説明する。本実施の形態に係る車両は、前述の第１の実施の形態および第２の実施の形態における出力側電圧センサ４２０をデュプレックスシステムとしたものである。
【００７６】
すなわち、出力側電圧センサ４２０を二重化システムとして、それぞれ独立した２つ以上の出力側電圧センサを設置することなどにより、昇圧後電圧ＶＨを検知できるようにした。
【００７７】
このようにすると、少なくともＤＣ／ＤＣコンバータ４００の出力側電圧センサ４２０を二重化することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００が昇圧中であっても、昇圧後電圧ＶＨが二重化されたセンサでそれぞれ異なる値を示すことにより、いずれかの出力側電圧センサが異常であると判断することができる。
【００７８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る異常監視装置を含む車両の制御ブロック図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】図１のＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る異常監視装置を含む車両の制御ブロック図である。
【図５】図４のＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示す図である。
【符号の説明】
１００エンジン、１１０電磁クラッチ、１２０クランクシャフトプーリ、１３０モータジェネレータプーリ、１４０ベルト、２００モータジェネレータ、３００インバータ、４００ＤＣ／ＤＣコンバータ、４１０入力側電圧センサ、４２０出力側電圧センサ、４３０昇圧回路、４４０切換回路、５００システムメインリレー、５５０ヒューズ、６００第１バッテリ、６１０バッテリ電圧センサ、６２０バッテリ電流センサ、７００第２バッテリ、１０００，１０１０ＥＣＵ。

Claims

昇圧動作または降圧動作の少なくともいずれかの動作を行なうコンバータと、前記コンバータの入力側に接続されたバッテリとを備え、前記コンバータから負荷に電力を供給する負荷駆動回路における異常監視装置であって、
前記バッテリの電圧値を検知するための第１の検知手段と、
前記コンバータの入力側の電圧値を検知するための第２の検知手段と、
前記コンバータの出力側の電圧値を検知するための第３の検知手段と、
前記第１の検知手段によって検知された電圧値と前記第２の検知手段によって検知された電圧値との第１の差分値、前記第１の検知手段によって検知された電圧値と前記第３の検知手段によって検知された電圧値との第２の差分値および前記第２の検知手段によって検知された電圧値と前記第３の検知手段によって検知された電圧値との第３の差分値に基づいて、前記第１の検知手段、前記第２の検知手段および前記第３の検知手段の異常を監視するための監視手段とを含み、
前記監視手段は、前記コンバータが昇降圧動作中である場合、前記第１の差分値が予め定められた基準値を超えたか否かを判断し、前記第１の差分値が前記基準値を超えたと判断された場合に前記コンバータによる昇降圧動作を中止し、前記コンバータの昇降圧動作が中止されたことに応じて、前記第１の差分値、前記第２の差分値および前記第３の差分値のうちの最も小さな差分値の算出に用いられなかった電圧値を検知した検知手段が異常であると特定する異常特定処理を行なう、異常監視装置。
前記監視手段は、前記コンバータが昇降圧動作中でない場合、前記コンバータの昇降圧動作が中止されたか否かに関わらず、前記異常特定処理を行なう、請求項１に記載の異常監視装置。
前記監視手段は、前記コンバータの昇降圧動作が中止されたことに応じて所定条件が成立したか否かを判断し、前記所定条件が成立しない場合に前記異常特定処理を行ない、前記所定条件が成立した場合に前記第１の検知手段、前記第２の検知手段および前記第３の検知手段のすべてが正常であると検知する、請求項１または２に記載の異常監視装置。
前記所定条件は、前記第１の差分値、前記第２の差分値および前記第３の差分値のすべてが所定時間継続して予め定められたしきい値よりも小さいという条件である、請求項３に記載の異常監視装置。
前記第３の検知手段は、独立して、前記コンバータの出力側の電圧値を検知する少なくとも２つの検知手段を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の異常監視装置。
昇圧動作または降圧動作の少なくともいずれかの動作を行なうコンバータと、前記コンバータの入力側に接続されたバッテリとを備え、前記コンバータから負荷に電力を供給する負荷駆動回路における異常監視装置であって、
前記バッテリの電圧値を検知するための第１の検知手段と、
前記コンバータの入力側の電圧値を検知するための第２の検知手段と、
前記バッテリの電流値を検知するための手段と、
前記負荷駆動回路から負荷へ供給される負荷消費電力値を検知するための手段と、
前記バッテリの電流値と前記バッテリの電圧値と前記負荷消費電力値とにより算出される第１の値と、前記バッテリの電流値と前記コンバータの入力側の電圧値と前記負荷消費電力値とにより算出される第２の値とを算出するための算出手段と、
前記第１の値と前記第２の値とに基づいて、前記検知手段の異常を監視するための監視手段とを含み、
前記算出手段は、
前記第１の値を、前記バッテリの電流値と前記バッテリの電圧値とを乗算した値から前記負荷消費電力値を減算した値の絶対値として算出するための手段と、
前記第２の値を、前記バッテリの電流値と前記コンバータの入力側の電圧値とを乗算した値から前記負荷消費電力値を減算した値の絶対値として算出するための手段とを含み、
前記監視手段は、前記第１の値と前記第２の値とのいずれか大きい方の値を算出する際に用いた電圧値を検知した検知手段が異常であると特定するための手段を含む、異常監視装置。