JP4305462B2 - 車両駆動用電源システム - Google Patents

Description

この発明は、車両駆動用電源システムに関し、特に二次電池とキャパシタとを備える車両駆動用電源システムに関する。

駆動力源としてモータを備える電気自動車およびハイブリッド車両が近年注目されている。これらの車両では、モータに電力を供給するために比較的電圧の高いバッテリが搭載されており、バッテリとモータとの間には電源の接続および遮断を行なうためにリレーが配置されている。

電源投入時には、リレーが動作されて電力がモータに対して供給されることになるが、リレーをオンする際に大電流が流れると可動接点と固定接点との間に放電が発生して接点が溶着する場合がある。リレー接点が溶着した場合には、電源を遮断できないという問題が発生する。そこで、たとえば特開２００１−３２７００１号公報（特許文献１）に示されるように、ハイブリッド自動車等では、システム起動時にリレーを含む電源システムの異常診断を実行している。
特開２００１−３２７００１号公報 特開２００５−５６７２８号公報 特開２００５−２４５０４９号公報

近年、大容量の蓄電用コンデンサ（以後、キャパシタと称する）がバッテリに代わる蓄電装置として検討されている。車両においても、特性が互いに異なるバッテリとキャパシタを併用して使用することが検討されている。

キャパシタは、バッテリと同様に端子間が高電圧となり、かつモータを動かし得るエネルギを蓄積可能である。したがって、駐車時にはキャパシタとモータとを切離せるようなリレーを設けることが望ましい。

しかし、特開２００１−３２７００１号公報（特許文献１）に示されるようなバッテリ側リレーについてのチェックを行なって、その後同様にキャパシタ側リレーに対してもチェックを行なうのでは、時間がかかるという問題がある。つまり、バッテリ側リレーのチェック後は、平滑用コンデンサが接続されている負荷側ノードが一旦放電されてしまうので、キャパシタ側リレーのチェックの前に再度負荷側ノードを充電する必要がある。

この発明の目的は、チェック時間が短くて済む二次電池とキャパシタとを併用する車両駆動用電源システムを提供することである。

この発明は、要約すると、車両駆動用電源システムであって、二次電池と、二次電池の電圧を昇圧する電圧変換器と、電圧変換器が昇圧した電圧が電極間に印加されるキャパシタと、キャパシタと電圧変換器の出力との間に設けられ、キャパシタと電圧変換器との接続及び切離しを行なう第１の接続部と、電圧変換器および第１の接続部の制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、第１の接続部に切離し指示を行なった後に電圧変換器に出力の電圧を変更させて、第１の接続部が正常に切離されているか否かの判定を行なう。

好ましくは、第１の接続部は、キャパシタの正極側を電圧変換器の正出力ノードと接続する第１のリレーと、キャパシタの負極側を電圧変換器の負出力ノードと接続する第２のリレーとを含む。

より好ましくは、車両駆動用電源システムは、キャパシタの電圧を測定する電圧センサをさらに備える。制御装置は、車両を走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示に応じて、第１、第２のリレーの一方に切離し指示を行なった後に電圧変換器の出力電圧を変更させて電圧センサの出力を観測して第１回目の判定を行なう。

さらに好ましくは、制御装置は、第１回目の判定を行なってから電圧変換器の出力電圧を元に戻して第１、第２のリレーを共に接続状態とし、第１、第２のリレーの他方に対して切離し指示を行なった後に電圧変換器の出力電圧を変更させて電圧センサの出力を観測して第２回目の判定を行なう。

好ましくは、車両駆動用電源システムは、二次電池と電圧変換器の入力との間に設けられ、二次電池と電圧変換器との接続及び分離を行なう第２の接続部をさらに備える。制御装置は、車両を走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示に応じて、第１の接続部が正常に切離されているか否かを判定した後に、第２の接続部の動作確認を行なう。

より好ましくは、車両駆動用電源システムは、電圧変換器の出力の電圧を検知する電圧センサと、電圧変換器の出力に接続される負荷とをさらに備える。制御装置は、第１の接続部の切離し状態が確認された後に、第２の接続部に切離し指示を与え、かつ負荷で電力消費させて電圧センサの出力を観測して第２の接続部の切離し動作が正常に行なわれたか否かを判定する。

好ましくは、キャパシタは、直列接続される複数の電気二重層コンデンサを含む。

本発明によれば、車両駆動用電源システムのチェックが短時間で実行できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両の構成を示す回路図である。
図１を参照して、車両１００は、バッテリＢと、キャパシタ４０と、エンジン４と、モータジェネレータＭ１，Ｍ２と、動力分配機構３と、車輪２と、制御装置３０とを含む。

動力分配機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭ１，Ｍ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分配機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭ１，Ｍ２の各回転軸にそれぞれ接続される。なおモータジェネレータＭ２の回転軸は車輪２に図示しない減速ギヤや差動ギヤによって結合されている。また動力分配機構３の内部にモータジェネレータＭ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。

車両１００は、さらに、バッテリＢの負極に接続されるシステムメインリレーＢ−ＳＭＲＧと、バッテリＢの正極に接続されるシステムメインリレーＢ−ＳＭＲＰとを含む。システムメインリレーＢ−ＳＭＲＧ，Ｂ−ＳＭＲＰは、制御装置３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。

車両１００は、さらに、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを測定する電圧センサ１０と、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検知する電流センサ１１とを含む。

バッテリＢとしては、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や燃料電池などを用いることができる。

車両１００は、さらに、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ間に接続される平滑用コンデンサＣ１と、平滑用コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬを検知して制御装置３０に対して出力する電圧センサ２１と、平滑用コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する昇圧コンバータ１２と、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する平滑用コンデンサＣ２と、平滑用コンデンサＣ２の端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する電圧センサ１３と、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭ１に出力するインバータ１４とを含む。

昇圧コンバータ１２は、一方端が電源ラインＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けてたとえばエンジン４を始動させるためにモータジェネレータＭ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される機械的動力によってモータジェネレータＭ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６，およびＷ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。

Ｖ相アーム１６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。

モータジェネレータＭ１は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。

車両１００は、さらに、昇圧コンバータ１２に対してインバータ１４と並列的に接続されるインバータ２２と、昇圧コンバータ１２による昇圧後の電力を蓄積するキャパシタ４０と、電源ラインＰＬ２にキャパシタ４０の一方電極を接続するシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰと、接地ラインＳＬにキャパシタ４０の他方電極を接続するシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＧとを含む。

図示しないが、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＧ，Ｃ−ＳＭＲＰも、制御装置３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。

車両１００は、さらに、キャパシタ４０の端子間の電圧ＶＣを測定する電圧センサ４４と、キャパシタ４０に流れる電流ＩＣを検知する電流センサ４６とを含む。

インバータ２２は車輪２を駆動するモータジェネレータＭ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。インバータ２２の内部の構成は、図示しないがインバータ１４と同様であり、詳細な説明は繰返さない。

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧ＶＢ，ＶＨ，ＶＣ、電流ＩＢ，ＩＣの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＩＧＯＮを受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤおよび動作禁止を指示する信号ＣＳＤＮを出力する。

さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して、昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。

同様に制御装置３０は、インバータ２２に対して直流電圧をモータジェネレータＭ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ２とを出力する。

キャパシタ４０は、平滑用コンデンサＣ２よりも容量が大きい蓄電装置であり、たとえば直列接続される複数の電気二重層コンデンサ４２を含む。なお、電気二重層コンデンサはエネルギ密度が高いが、１セル当たりの耐圧が２．５〜２．７Ｖ程度であるので、昇圧コンバータ１２が出力する３００〜６５０Ｖ程度の電圧に用いるためには各セルに電圧を分担させるために複数の電気二重層コンデンサ４２のセルを直列に接続して用いる必要がある。

従来は、昇圧コンバータ１２の出力電圧のリップルを平滑化するのに十分な程度の容量、たとえば数千μＦの平滑用コンデンサＣ２のみを搭載していたが、これと並列に容量が、たとえば０．５〜２．０Ｆ程度のキャパシタ４０をさらに搭載する。

これにより、たとえばＥＶ走行時において追越しをするために急加速を行なおうとした場合に、モータジェネレータＭ２が車輪２を回転させるパワーを増加しつつ、さらにこれと並行してキャパシタ４０で補填されるパワーでモータジェネレータＭ１を回転させてエンジン４を始動し、エンジン４によって発生されるパワーをさらに加速パワーに加えることが可能となる。つまりキャパシタ４０は瞬時における出力可能パワーがバッテリＢに比べると大きいので、キャパシタ４０によってバッテリＢの電力を補うことにより加速応答性をさらに改善することができる。

図２は、図１の車両１００で実行されるリレーの動作確認の手順を示したフローチャートである。

図１、図２を参照して、制御装置３０は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにこのフローチャートの処理を実行する。まずステップＳ１において制御装置３０は、信号ＩＧを観測し、信号ＩＧがオン状態からオフ状態に変化したか否かを検知する。前回この処理が実行されたときの信号ＩＧの状態が記憶されている。この記憶されている状態がオン状態であり、今回この処理を実行したときの信号ＩＧの状態がオフ状態であればステップＳ２処理が進み、そうでなければステップＳ４に処理が進む。

ステップＳ２では、キャパシタ４０側のシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧの溶着チェックが実施される。

先に説明したように、車両１００に搭載される車両駆動用電源システムは、バッテリＢと、バッテリＢの電圧を昇圧する昇圧コンバータ１２と、昇圧コンバータ１２が昇圧した電圧が電極間に印加されるキャパシタ４０と、キャパシタ４０と昇圧コンバータ１２の出力との間に設けられ、キャパシタ４０と昇圧コンバータ１２との接続及び切離しを行なうシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧと、昇圧コンバータ１２およびシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧの制御を行なう制御装置３０とを備える。

システムメインリレーＣ−ＳＭＲＰは、キャパシタ４０の正極側を昇圧コンバータ１２の正出力ノードと接続する。システムメインリレーＣ−ＳＭＲＧは、キャパシタ４０の負極側を昇圧コンバータ１２の負出力ノードと接続する。

ステップＳ２において、制御装置３０は、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＰに切離し指示を行なった後に昇圧コンバータ１２に出力の電圧を変更させて、切離したはずのシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰが正常に切離されているか否かの判定を行なう。

車両駆動用電源システムは、キャパシタ４０の電圧を測定する電圧センサ４４をさらに備えている。制御装置３０は、車両を走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示に応じて、すなわちイグニッションキースイッチの操作に応じて信号ＩＧがオフ状態に変化したことに応じて、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＰに切離し指示を行なった後に昇圧コンバータ１２の出力電圧を変更させて電圧センサ４４の出力を観測して判定を行なう。なお、走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示は、イグニッションキースイッチの操作以外であっても、無線で運転者がキーを保持していることを車両側認識可能なキーとプッシュスイッチとの組合せなどであっても良い。

制御装置３０はさらに、昇圧コンバータ１２の出力電圧を元に戻してシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧを共に接続状態とする。制御装置３０はその後、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＧに対して切離し指示を行なった後に昇圧コンバータ１２の出力電圧を変更させて電圧センサ４４の出力を観測して判定を再度行なう。

このようにしてステップＳ２の処理が終了する。そしてステップＳ２に続いてステップＳ３の処理が行なわれる。ステップＳ３ではバッテリ側のリレーのチェックが行なわれる。

先に説明したように、車両１００に搭載される車両駆動用電源システムは、バッテリＢと昇圧コンバータ１２の入力との間に設けられ、バッテリＢと昇圧コンバータ１２との接続及び切離しを行なうシステムメインリレーＢ−ＳＭＲＰ，Ｂ−ＳＭＲＧを備えている。

制御装置３０は、車両を走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示すなわち信号ＩＧのオン状態からオフ状態への変化に応じて、ステップＳ２でシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧが正常に切離されているか否かを判定した後に、ステップＳ３でシステムメインリレーＢ−ＳＭＲＰの動作確認を行なう。

車両駆動用電源システムは、昇圧コンバータ１２の出力の電圧を検知する電圧センサ１３と、昇圧コンバータ１２の出力に接続される負荷とを備えている。ステップＳ３において、制御装置３０は、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧを切離し状態が確認された後に、システムメインリレーＢ−ＳＭＲＰに切離し指示を与え、かつ負荷で電力消費させて電圧センサ１３の出力を観測してシステムメインリレーＢ−ＳＭＲＰの切離し動作が正常に行なわれたか否かを判定する。

ステップＳ３の処理が終了するとステップＳ４に処理が進む。ステップＳ４ではメインルーチンに制御が移される。

図３は、図２のステップＳ２の処理をより詳細に示したフローチャートである。
図１、図３を参照して、まず処理が開始されるとステップＳ１１において制御装置３０は、電圧センサ１３を用いて測定した電圧ＶＨを電圧ＶＨ０として内部のメモリに記憶する。

図４は、図３のステップＳ１１における電源システムの状態を示した図である。
図４を参照して、バッテリ電圧ＶＢが３００Ｖであり、これが昇圧コンバータ１２において４００Ｖに昇圧されてインバータ１４およびキャパシタ４０に供給されている。この状態においてシステムメインリレーＢ−ＳＭＲＰ，Ｂ−ＳＭＲＧ，Ｃ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧはすべて導通状態である。

再び図３を参照して、ステップＳ１１に続いてステップＳ１２の処理が行なわれる。ステップＳ１２では、制御装置３０は、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＰを導通状態から非導通状態に変化させる。

そしてステップＳ１２からステップＳ１３に処理が進み制御装置３０は昇圧コンバータ１２に対して昇圧指令電圧をＶＨ０＋Ｘに設定する。

図５は、ステップＳ１３においてＸ＝５０Ｖとしたときの電源システムの状態を示した図である。

図５を参照して、昇圧指令値が４５０Ｖとなるので、昇圧コンバータ１２はインバータ１４に供給する電圧ＶＨを４５０Ｖまで増大させる。このとき、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＰが正しく非導通状態に制御されていればキャパシタ電流ＩＣは流れずキャパシタ４０の電圧ＶＣは図４の場合から変化せず４００Ｖの状態を保つ。

しかしながら、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＰが溶着しているとキャパシタ電流ＩＣが流れ電圧ＶＣも４５０Ｖまで増加する筈である。なお、図５ではＸ＝５０Ｖとしたが、キャパシタのインピーダンスを考慮するとこのＸの値は５０Ｖ〜１００Ｖ程度とすることが望ましい。また、Ｘの値を−５０Ｖ〜−１００Ｖ程度の負の値としても良い。

電位差が発生した後に、図３のステップＳ１４においてキャパシタ電圧ＶＣが上昇したかまたはキャパシタ電流ＩＣが増加したかを判定する。電圧ＶＣの上昇または電流ＩＣの増加が検知された場合には処理はステップＳ１５に進み、制御装置３０はシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰが溶着したと判定する。そしてステップＳ１５からステップＳ１６に処理が進む。

一方、ステップＳ１４においてキャパシタ電圧ＶＣの上昇やキャパシタ電流ＩＣの増加のいずれも検知されない場合には、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＰは正しく非導通状態に制御されていると考えられるので、処理は直接ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２の昇圧電圧の指令値をＶＨ０＋ＸからＶＨ０に戻す。そしてステップＳ１７において制御装置３０は、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＰを非導通状態から導通状態に変化させるとともにシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＧを導通状態から非導通状態に変化させる。

そしてステップＳ１７からステップＳ１８に処理が進むと、制御装置３０は再度、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指令電圧をＶＨ０＋Ｘに設定する。

図６は、ステップＳ１８においてＸ＝５０Ｖとしたときの電源システムの状態を示した図である。

図６を参照して、昇圧指令値が４５０Ｖとなるので、昇圧コンバータ１２はインバータ１４に供給する電圧ＶＨを４５０Ｖまで増大させる。このとき、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＧが正しく非導通状態に制御されていればキャパシタ電流ＩＣは流れずキャパシタ４０の電圧ＶＣは図４の場合から変化せず４００Ｖの状態を保つ。

しかしながら、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＧが溶着しているとキャパシタ電流ＩＣが流れ電圧ＶＣも４５０Ｖまで増加する筈である。なお、図６ではＸ＝５０Ｖとしたが、キャパシタのインピーダンスを考慮するとこのＸの値は５０Ｖ〜１００Ｖ程度とすることが望ましい。また、Ｘの値を−５０Ｖ〜−１００Ｖ程度の負の値としても良い。

電位差が発生した後に、図３のステップＳ１９においてキャパシタ電圧ＶＣが上昇したかまたはキャパシタ電流ＩＣが増加したかを判定する。電圧ＶＣの上昇または電流ＩＣの増加が検知された場合には処理はステップＳ２０に進み、そうでなければ直接処理はステップＳ２１に進む。ステップＳ２０では、制御装置３０はシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＧが溶着したと判定する。そしてステップＳ２０からステップＳ２１に処理が進む。

再び図３を参照して、ステップＳ２１においてはシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰが導通状態から非導通状態に切換えられる。そしてキャパシタ４０は正極および負極ともインバータや昇圧コンバータから切離された状態となり、ステップＳ２２において制御は図２のフローチャートに移される。

図７は、図２のステップＳ３の処理をさらに詳細に示したフローチャートである。
図１、図７を参照して、まずこのバッテリ側リレーのチェックの処理が開始されると、ステップＳ３１において制御装置３０は、システムメインリレーＢ−ＳＭＲＰを導通状態から非導通状態に切換える。そしてステップＳ３２においてモータを用いてディスチャージ処理が実行される。

図８は、図７のステップＳ３２におけるディスチャージ処理について説明するための図である。

図８を参照して、モータジェネレータＭ１においては、回転トルクを発生するｑ軸電流を流さず、回転トルクを発生しないｄ軸電流がステータコイルに流れるようにインバータ１４が制御される。これにより、コンデンサＣ２にチャージされた電荷が消費され電圧ＶＨは０Ｖ近くまで低下する。このときに、システムメインリレーＢ−ＳＭＲＰが溶着しており非導通状態になっていなければ、図８に示すようなバッテリ電流ＩＢが流れてインバータ１４に供給されるので、電圧ＶＨはなかなか低下しない。そこで所定の時間経過後にあるしきい値を電圧ＶＨが下回らなければシステムメインリレーＢ−ＳＭＲＰが溶着していると判定する。

すなわち図７のステップＳ３３において電圧ＶＨが所定のしきい値より小さいか否かが判断され、電圧ＶＨがしきい値より小さくない場合には、ステップＳ３４に処理が進み、システムメインリレーＢ−ＳＭＲＰが溶着したと制御装置３０が判定する。そして処理はステップＳ３４からステップＳ３５に進む。一方ステップＳ３３において電圧ＶＨがしきい値より小さくなっている場合にはシステムメインリレーＢ−ＳＭＲＰは溶着していないと考えられるので処理はそのままステップＳ３５に進む。

ステップＳ３５では、制御が図２のフローチャートに移される。なお、システムメインリレーＢ−ＳＭＲＧのチェックについては車両起動時に実行される。

以上説明したように、本実施の形態の電源システムは、バッテリとキャパシタとの間に設けられた昇圧コンバータを制御してキャパシタ側リレーの溶着判定を行なう。これによりキャパシタ側リレーとバッテリ側リレーの両方の判定を行なう場合に判定時間の短縮が可能となる。

またバッテリ側リレーの溶着判定に先立ってキャパシタ側リレーの溶着判定を行なうことにより、大容量のキャパシタを切離してから平滑用コンデンサＣ２の電荷をディスチャージするので、バッテリ側リレーの溶着判定自体の時間も短くて済む。

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。

本発明の実施の形態に係る車両の構成を示す回路図である。 図１の車両１００で実行されるリレーの動作確認の手順を示したフローチャートである。 図２のステップＳ２の処理をより詳細に示したフローチャートである。 図３のステップＳ１１における電源システムの状態を示した図である。 ステップＳ１３においてＸ＝５０Ｖとしたときの電源システムの状態を示した図である。 ステップＳ１８においてＸ＝５０Ｖとしたときの電源システムの状態を示した図である。 図２のステップＳ３の処理をさらに詳細に示したフローチャートである。 図７のステップＳ３２におけるディスチャージ処理について説明するための図である。

符号の説明

２ 車輪、３ 動力分配機構、４ エンジン、１０，１３，２１，４４ 電圧センサ、１１，２４，４６ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、３０ 制御装置、４０ キャパシタ、４２ 電気二重層コンデンサ、１００ 車両、Ｂ−ＳＭＲＰ，Ｂ−ＳＭＲＧ，Ｃ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧ システムメインリレー、Ｂ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２ 平滑用コンデンサ、ＣＳＤＮ 信号、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、Ｍ１，Ｍ２ モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、ＳＬ 接地ライン。

Claims (5)

1. 二次電池と、
   前記二次電池の電圧を昇圧する電圧変換器と、
   前記電圧変換器が昇圧した電圧が電極間に印加されるキャパシタと、
   前記キャパシタの電圧を測定する第１の電圧センサと、
   前記キャパシタと前記電圧変換器の出力との間に設けられ、前記キャパシタと前記電圧変換器との接続及び切離しを行なう第１の接続部と、
   前記電圧変換器および前記第１の接続部の制御を行なう制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記第１の接続部に切離し指示を行なった後に前記電圧変換器に出力の電圧を変更させて、前記第１の接続部が正常に切離されているか否かの判定を行ない、
   前記第１の接続部は、
   前記キャパシタの正極側を前記電圧変換器の正出力ノードと接続する第１のリレーと、
   前記キャパシタの負極側を前記電圧変換器の負出力ノードと接続する第２のリレーとを含み、
   前記制御装置は、車両を走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示に応じて、前記第１、第２のリレーの一方に切離し指示を行なった後に前記電圧変換器の出力電圧を変更させて前記第１の電圧センサの出力を観測して第１回目の前記判定を行なう、車両駆動用電源システム。
2. 前記制御装置は、前記第１回目の判定を行なってから前記電圧変換器の出力電圧を元に戻して前記第１、第２のリレーを共に接続状態とし、前記第１、第２のリレーの他方に対して切離し指示を行なった後に前記電圧変換器の出力電圧を変更させて前記第１の電圧センサの出力を観測して第２回目の前記判定を行なう、請求項１に記載の車両駆動用電源システム。
3. 前記二次電池と前記電圧変換器の入力との間に設けられ、前記二次電池と前記電圧変換器との接続及び分離を行なう第２の接続部をさらに備え、
   前記制御装置は、車両を走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示に応じて、前記第１の接続部が正常に切離されているか否かを判定した後に、前記第２の接続部の動作確認を行なう、請求項１に記載の車両駆動用電源システム。
4. 前記電圧変換器の出力の電圧を検知する第２の電圧センサと、
   前記電圧変換器の出力に接続される負荷とをさらに備え、
   前記制御装置は、前記第１の接続部の切離し状態が確認された後に、前記第２の接続部に切離し指示を与え、かつ前記負荷で電力消費させて前記第２の電圧センサの出力を観測して前記第２の接続部の切離し動作が正常に行なわれたか否かを判定する、請求項３に記載の車両駆動用電源システム。
5. 前記キャパシタは、
   直列接続される複数の電気二重層コンデンサを含む、請求項１に記載の車両駆動用電源システム。

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