JP5018081B2

JP5018081B2 - リレー故障診断装置

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Publication number: JP5018081B2
Application number: JP2006354944A
Authority: JP
Inventors: 剛森田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2026-12-28
Also published as: JP2008164468A

Description

本発明は、リレーの故障を診断する装置に関する。

従来、負荷回路とバッテリとの間に接続され、該バッテリの＋側に接続される＋側リレーと、バッテリの−側に接続される−側リレーの溶着を検出する装置が知られている（特許文献１参照）。この装置では、＋側リレー、−側リレー、および、＋側リレーに並列接続されたプリチャージリレーのオン／オフの状態に応じて検出される負荷回路側の電圧値に基づいて、各リレーの溶着を検出している。

特開２００５−１１６４８５号公報

しかしながら、従来の装置では、リレーのオン／オフ時に、負荷回路側の電圧値を電圧センサで検出しているため、電圧上昇の確認に時間を要し、リレーの故障診断に時間がかかるという問題があった。

本発明によるリレー故障診断装置は、直流電源および負荷の間に接続されるリレーの故障を診断するリレー故障診断装置であって、カップリングコンデンサの一端側に直流電源の出力端子を接続し、カップリングコンデンサの他端側となる測定点に、矩形波パルス信号を印加し、矩形波パルス信号が第１の位相となる時点で、測定点にて測定される第１の電圧値と、矩形波パルス信号が第１の位相とは異なる第２の位相となる時点で、測定点にて測定される第２の電圧値との差分を求め、該差分電圧に基づいて、直流電源の地絡を検出する地絡検知手段を備え、リレーをオンさせる制御およびオフさせる制御のうちのいずれか一方の制御を行った時の差分電圧の変化に基づいて、リレーの故障を検出することを特徴とする。

本発明によるリレー故障診断装置によれば、リレーをオンさせる制御またはオフさせる制御を行った時に、地絡検知手段で求められる差分電圧の変化に基づいて、リレーの故障を検出するので、リレーの故障を迅速に検出することができる。

図１は、一実施の形態におけるリレー故障診断装置をハイブリッド車に適用した構成を示す図である。このハイブリッド車は、図示しないエンジンおよびモータを走行駆動源として走行する。車両負荷４には、例えば、車両駆動用のモータや、直流電流を交流電流に変換して、モータに供給するインバータが含まれる。インバータには、複数のセルを直列に接続して構成される組電池２から電流が供給される。電圧センサ３は、車両負荷４の両端電圧を検出する。

組電池２の正極端子と車両負荷４との間には、第１のリレー（＋側リレー）５が設けられており、組電池２の負極端子と車両負荷４との間には、第２のリレー（−側リレー）６が設けられている。また、第２のリレー６と並列に、抵抗Ｒ３と直列に接続された第３のリレー７が設けられている。第３のリレー７は、組電池２と車両負荷４との接続時に、車両負荷４に急激に高電流が印加されるのを防ぐために設けられている。なお、この第３のリレー７は、第１のリレー５と並列に接続されていてもよい。

地絡検知システム１は、コントローラ１１と、第１比較器１２と、第２比較器１３と、カップリングコンデンサＣaと、抵抗Ｒ１と、外部ノイズ除去回路１４と、ツェナーダイオード１５とを備える。カップリングコンデンサＣaの一端は、組電池２の正極端子、および、第１のリレー５を介して、車両負荷４と接続されており、他端は、抵抗Ｒ１を介して、第１比較器１２と接続されている。カップリングコンデンサＣaと抵抗Ｒ１との接続点Ａには、抵抗Ｒ２およびコンデンサＣbを直列に接続して構成されている外部ノイズ除去回路１４が接続されている。抵抗Ｒ２およびコンデンサＣbの接続点は、第２比較器１３の一方の入力端子と接続されている。また、コンデンサＣbと並列に、ツェナーダイオード１５が設けられている。なお、本実施例においては、カップリングコンデンサＣaの一端は組電池２の正極端子に接続しているが、組電池２の負極端子に接続されていてもよい。

コントローラ１１は、矩形波パルス発生部１１ａと、Ａ／Ｄ変換部１１ｂと、地絡検知部１１ｃと、リレー制御部１１ｄと、リレー診断部１１ｅとを備え、測定点Ａに矩形波パルス信号を出力して、測定点Ａに発生する電圧を検出することにより、組電池２や車両負荷４を含む高電圧回路の地絡を検出する。なお、地絡は、組電池２を含む高電圧回路と、例えば、車体との間の絶縁抵抗が低下することにより生じる現象である。

矩形波パルス発生部１１ａは、所定周期の矩形波パルスを発生して、第１比較器１２に出力する。Ａ／Ｄ変換部１１ｂは、第２比較器１３から入力されるパルス信号（測定点Ａにおける電圧波形）をデジタル信号に変換して、地絡検知部１１ｃに出力する。地絡検知部１１ｃは、矩形波パルス発生部１１ａにて発生されたパルス信号と、Ａ／Ｄ変換部１１ｂから入力されるデジタル信号に基づいて、地絡を検出する。地絡の検出方法については、後述する。地絡検出部１１ｃにて地絡が検出されると、インジケータ２０を点灯させて、ドライバに地絡が発生している旨を伝える。

リレー制御部１１ｄは、各リレー５，６，７のオン／オフを制御する。リレー診断部１１ｅは、後述する方法により、各リレー５，６，７に故障が生じていないか診断する。リレー診断部１１ｅによって、リレーの故障が検出されると、インジケータ２０を点灯させて、ドライバにリレーの故障が生じている旨を伝える。

地絡検知システム１によって地絡を検出する方法について説明する。矩形波パルス発生部１１ａは、予め設定した周期Ｔ、および、デューティ比（ここでは、５０％とする）の矩形波パルス信号のうち、Ｈ（Ｈｉｇｈ）レベルの部分の信号を第１比較器１２に出力する。その後、矩形波パルス信号の周期Ｔの１／２の時間が経過する直前に、地絡検知部１１ｃは、第２比較器１３およびＡ／Ｄ変換部１１ｂを介して入力されるＡ点の電圧値を検出する。この電圧値をＶHとする。

矩形波パルス信号のＨレベルの部分の信号を出力してから、矩形波パルス信号の周期Ｔの１／２の時間が経過すると、矩形波パルス発生部１１ａは、矩形波パルス信号のＬ（Ｌｏｗ）レベルの部分の信号を出力する。その後、最初にＨレベルの部分の信号を出力してから、矩形波パルスの周期Ｔが経過する直前に、地絡検知部１１ｃは、第２比較器１３およびＡ／Ｄ変換部１１ｂを介して入力されるＡ点の電圧値を検出する。この時の電圧値をＶLとする。そして、電圧値ＶHと電圧値ＶLとの差分電圧Ｖp-p（＝ＶH−ＶL）を求める。

差分電圧Ｖp-pについて、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、矩形波パルス発生部１１ａから出力される矩形波パルス信号（周期Ｔ）を示す図である。図２（ａ）において、Ｔ１〜Ｔ５は、それぞれＡ点の電圧検出タイミングを示しており、矩形波パルス信号が立ち上がるやや手前、および、立ち下がるやや手前に設定されている。

図２（ｂ）は、地絡が発生していない正常な状態における測定点Ａの電圧波形を示す図である。測定点Ａにおける電圧波形は、矩形波パルスの前縁および後縁にて滑らかな丸みをおびているものの、タイミングＴ１において測定される電圧ＶHと、タイミングＴ２において測定される電圧ＶLとの差分電圧Ｖp-p（すなわち、測定点Ａにおける電圧振幅）は、大きい値となっている。

図２（ｃ）は、地絡が発生している状態における測定点Ａの電圧波形を示す図である。地絡が発生している場合には、組電池２と車体との間の絶縁抵抗が低下しているため、タイミングＴ１，Ｔ３，Ｔ５で測定される電圧値ＶHは、地絡が発生していない時に測定される電圧値ＶHよりも低い値になる。従って、差分電圧Ｖp-pは、地絡が発生していない場合と比べて、低い値となる。

すなわち、地絡が発生すると、地絡が発生していない場合に比べて、差分電圧Ｖp-pが低下するため、差分電圧Ｖp-pが所定の異常判定電圧Ｖaより低下すると、地絡が発生したと判定することができる。

ここで、地絡検知システム１によって地絡を検出する処理を行っている時に、リレー５，６，７のオン／オフが行われると、回路上の浮遊容量が変化するので、上述した差分電圧Ｖp-pの波形も変化する。図３は、上から順に、リレー５のオン／オフの状態、上述した差分電圧Ｖp-pの波形、および、差分電圧Ｖp-pの波高値を示す図である。図３に示すように、リレー５のオンおよびオフによって、差分電圧Ｖp-pの波形は変化する。

図１に示すように、コンデンサＣbと並列にツェナーダイオード１５が設けられているので、第２比較器１３およびＡ／Ｄ変換部１１ｂを介して地絡検知部１１ｃに入力される電圧値は、０Ｖ以上、かつ、ツェナーダイオード１５のツェナー電圧Ｖｚ以下となる。例えば、リレー５のオフ時には、差分電圧Ｖp-pの電圧振幅は変化せずに、電圧波形が上方向（電圧正方向）に移動するだけであるが、ツェナーダイオード１５が設けられているために、地絡検知部１１ｃに入力される電圧値はツェナー電圧Ｖｚ以下となる。また、リレー５のオン時には、差分電圧Ｖp-pの振幅は変化せずに、電圧波形が下方向（電圧負方向）に移動するだけであるが、地絡検知部１１ｃには０Ｖ未満の電圧は入力されない。従って、リレー５のオン時およびオフ時には、図３に示すように、コントローラ１１に入力される差分電圧Ｖp-pの波高値は低下する。

図４は、リレー５の故障が生じている時のリレー５のオン／オフ信号、差分電圧Ｖp-pの波形、および、差分電圧Ｖp-pの波高値を示す図である。リレー５がオフ固着や溶着（オン固着）している場合には、リレー５をオンさせるための制御信号を送信しても、リレー５の状態は変わらない。この場合、差分電圧Ｖp-pの波形は、リレー５のオン信号を送信する前後において変化はない。同様に、リレー５をオフさせるための制御信号を送信した場合も、リレー５の状態は変わらないので、リレー５のオフ信号を送信する前後において、差分電圧Ｖp-pの波形は変化はない。

すなわち、リレー５が溶着またはオフ固着している場合には、リレー５のオン／オフ信号を送信しても、コントローラ１１に入力される差分電圧Ｖp-pの波高値は変化しない。上述した説明では、第１のリレー５が溶着またはオフ固着している例を挙げたが、第２のリレー６および第３のリレー７が溶着またはオフ固着している場合も同様である。

一実施の形態におけるリレー故障診断装置では、上述した原理に基づいて、リレー５，６，７のオン／オフ信号を出力した時の差分電圧Ｖp-pの波高値に基づいて、各リレー５，６，７に故障が生じていないか診断する。

図５は、一実施の形態におけるリレー故障診断装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。コントローラ１１は、車両の起動時（イグニッションスイッチのオン時）または車両の停止時（イグニッションスイッチのオフ時）に、ステップＳ１０の処理を開始する。なお、車両の起動前は、リレー５，６，７は全てオフとなっている。

ステップＳ１０において、コントローラ１１の矩形波パルス発生部１１ａは、矩形波パルスを発生・出力して、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０において、リレー制御部１１ｄは、第３のリレー７をオンする信号を出力して、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０において、リレー診断部１１ｅは、地絡検知部１１ｃで求められる差分電圧Ｖp-pの波高値が、第３のリレー７をオンさせる信号を出力した前後で変化したか否かを判定する。ここでは、第３のリレー７をオンさせる信号を出力した後、差分電圧Ｖp-pの波高値が所定のしきい値Ｖｐ１以下になると、差分電圧Ｖp-pの波高値が変化したと判定する。なお、所定のしきい値Ｖｐ１は、正常な第３のリレー７をオンさせた時の差分電圧Ｖp-pの波高値の変化量に基づいて、予め決定しておく（図３参照）。

ステップＳ３０において、差分電圧Ｖp-pの波高値が変化していないと判定すると、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０において、リレー診断部１１ｅは、第３のリレー７に故障が生じていると判断するとともに、第３のリレー７の故障の種類を判別するための処理を行う。この処理は、図６に示すフローチャートを用いて後述する。

一方、ステップＳ３０において、差分電圧Ｖp-pの波高値が変化したと判定するとステップＳ５０に進む。ステップＳ５０において、リレー診断部１１ｅは、電圧センサ３の電圧検出値が上昇したか否かを判定する。ここでは、電圧検出値が所定電圧以上になると、電圧センサ３の電圧検出値が上昇したと判定する。所定電圧は、正常な第３のリレー７をオンさせた時に、電圧センサ３で検出される電圧値に基づいて、予め適切な値を設定しておく。電圧センサ３の電圧検出値が上昇したと判定すると、ステップＳ６０に進む。ステップＳ６０では、第１のリレー５に溶着故障が生じている可能性があるため、第１のリレー５の故障を判別するための処理を行う。この処理は、図８に示すフローチャートを用いて後述する。

一方、ステップＳ５０において、電圧センサ３の電圧検出値が上昇していないと判定するとステップＳ７０に進む。ステップＳ７０において、リレー制御部１１ｄは、第３のリレー７をオフする信号を出力して、ステップＳ８０に進む。

ステップＳ８０において、リレー診断部１１ｅは、地絡検知部１１ｃで求められる差分電圧Ｖp-pの波高値が、第３のリレー７をオフさせる信号を出力した前後で変化したか否かを判定する。この判定は、ステップＳ３０で行う判定と同様に、差分電圧Ｖp-pの波高値と所定のしきい値Ｖｐ１とを比較することにより行う。差分電圧Ｖp-pの波高値が変化していないと判定すると、ステップＳ９０に進む。ステップＳ９０において、リレー診断部１１ｅは、第３のリレー７に故障が生じていると判断するとともに、第３のリレー７の故障の種類を判別するための処理を行う。この処理は、図６に示すフローチャートを用いて後述する。

一方、ステップＳ８０において、差分電圧Ｖp-pの波高値が変化したと判定するとステップＳ１００に進む。ステップＳ１００において、リレー制御部１１ｄは、第２のリレー６をオンする信号を出力して、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０において、リレー診断部１１ｅは、地絡検知部１１ｃで求められる差分電圧Ｖp-pの波高値が、第２のリレー６をオンさせる信号を出力した前後で変化したか否かを判定する。この判定は、ステップＳ３０で行う判定と同様に、差分電圧Ｖp-pの波高値と所定のしきい値Ｖｐ１とを比較することにより行う。差分電圧Ｖp-pの波高値が変化していないと判定すると、ステップＳ１２０に進む。ステップＳ１２０において、リレー診断部１１ｅは、第２のリレー６に故障が生じていると判断するとともに、第２のリレー６の故障の種類を判別するための処理を行う。この処理は、図７に示すフローチャートを用いて後述する。

一方、ステップＳ１１０において、差分電圧Ｖp-pの波高値が変化したと判定するとステップＳ１３０に進む。ステップＳ１３０において、リレー制御部１１ｄは、第２のリレー６をオフする信号を出力して、ステップＳ１４０に進む。ステップＳ１４０において、リレー診断部１１ｅは、地絡検知部１１ｃで求められる差分電圧Ｖp-pの波高値が、第２のリレー６をオフさせる信号を出力した前後で変化したか否かを判定する。この判定は、ステップＳ３０で行う判定と同様に、差分電圧Ｖp-pの波高値と所定のしきい値Ｖｐ１とを比較することにより行う。差分電圧Ｖp-pの波高値が変化していないと判定すると、ステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１５０において、リレー診断部１１ｅは、第２のリレー６に故障が生じていると判断するとともに、第２のリレー６の故障の種類を判別するための処理を行う。この処理は、図７に示すフローチャートを用いて後述する。

一方、ステップＳ１４０において、差分電圧Ｖp-pの波高値が変化したと判定するとステップＳ１６０に進む。ステップＳ１６０において、リレー制御部１１ｄは、第１のリレー５をオンする信号を出力して、ステップＳ１７０に進む。ステップＳ１７０において、リレー診断部１１ｅは、地絡検知部１１ｃで求められる差分電圧Ｖp-pの波高値が、第１のリレー５をオンさせる信号を出力した前後で変化したか否かを判定する。この判定は、ステップＳ３０で行う判定と同様に、差分電圧Ｖp-pの波高値と所定のしきい値Ｖｐ１とを比較することにより行う。差分電圧Ｖp-pの波高値が変化していないと判定すると、ステップＳ１８０に進む。

ステップＳ１８０において、リレー診断部１１ｅは、第１のリレー５に故障が生じていると判断するとともに、第１のリレー５の故障の種類を判別するための処理を行う。この処理は、図８に示すフローチャートを用いて後述する。

一方、ステップＳ１７０において、差分電圧Ｖp-pの波高値が変化したと判定するとステップＳ１９０に進む。ステップＳ１９０において、リレー制御部１１ｄは、第１のリレー５をオフする信号を出力して、ステップＳ２００に進む。ステップＳ２００において、リレー診断部１１ｅは、地絡検知部１１ｃで求められる差分電圧Ｖp-pの波高値が、第１のリレー５をオフさせる信号を出力した前後で変化したか否かを判定する。この判定は、ステップＳ３０で行う判定と同様に、差分電圧Ｖp-pの波高値と所定のしきい値Ｖｐ１とを比較することにより行う。差分電圧Ｖp-pの波高値が変化していないと判定すると、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０において、リレー診断部１１ｅは、第１のリレー５に故障が生じていると判断するとともに、第１のリレー５の故障の種類を判別するための処理を行う。この処理は、図８に示すフローチャートを用いて後述する。

一方、ステップＳ２００において、差分電圧Ｖp-pの波高値が変化したと判定すると、全てのリレー５，６，７に故障は発生していないと判断して、リレー故障診断処理を終了する。

第３のリレー７の故障の種類を判別するための処理を、図６に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ３００において、リレー制御部１１ｄは、全てのリレー５，６，７をオフする信号を出力して、ステップＳ３１０に進む。ステップＳ３１０において、リレー制御部１１ｄは、第１のリレー５をオンする信号を出力して、ステップＳ３２０に進む。

ステップＳ３２０において、リレー診断部１１ｅは、電圧センサ３の電圧検出値が上昇したか否かを判定する。この判定は、図５に示すフローチャートのステップＳ５０で行う判定と同様に、電圧センサ３の電圧検出値と所定電圧とを比較することにより行う。電圧センサ３の電圧検出値が上昇したと判定すると、ステップＳ３３０に進む。

ステップＳ３３０では、第３のリレー７が溶着（オン固着）していると判断する。すなわち、第３のリレー７が正常であれば、第１のリレー５をオンする信号しか出力していない状況下では、電圧センサ３の電圧検出値は変化しないはずであるが、電圧検出値が上昇したため、第３のリレー７がオン状態であると判断する。この場合、例えば、インジケータ２０を点灯させて、第３のリレー７が故障していることをユーザに報知することができる。

一方、ステップＳ３２０において、電圧センサ３の電圧検出値が上昇していないと判定すると、ステップＳ３４０に進む。ステップＳ３４０において、リレー制御部１１ｄは、第３のリレー７をオンする信号を出力して、ステップＳ３５０に進む。

ステップＳ３５０において、リレー診断部１１ｅは、電圧センサ３の電圧検出値が上昇したか否かを判定する。この判定は、ステップＳ３２０の判定と同じである。電圧センサ３の電圧検出値が上昇していないと判定すると、ステップＳ３６０に進む。ステップＳ３６０では、第３のリレー７がオフ固着していると判断する。すなわち、第３のリレー７が正常であれば、第１のリレー５および第３のリレー７をオンする信号が出力されると、車両負荷４に電圧が加わり、電圧センサ３の電圧検出値が上昇するはずであるが、電圧センサ３の電圧検出値が変化しないため、第３のリレー７がオフ状態であると判断する。この場合、例えば、インジケータ２０を点灯させて、第３のリレー７が故障していることをユーザに報知することができる。

ステップＳ３５０において、電圧センサ３の電圧検出値が上昇したと判定すると、第３のリレー７の故障診断処理を終了する。

第２のリレー６の故障の種類を判別するための処理を、図７に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ４００において、リレー制御部１１ｄは、全てのリレー５，６，７をオフする信号を出力して、ステップＳ４１０に進む。ステップＳ４１０において、リレー制御部１１ｄは、第１のリレー５をオンする信号を出力して、ステップＳ４２０に進む。

ステップＳ４２０において、リレー診断部１１ｅは、電圧センサ３の電圧検出値が上昇したか否かを判定する。この判定は、図６に示すフローチャートのステップＳ３２０で行う判定と同じである。電圧センサ３の電圧検出値が上昇したと判定すると、ステップＳ４３０に進む。ステップＳ４３０では、第２のリレー６が溶着（オン固着）していると判断する。すなわち、第２のリレー６が正常であれば、第１のリレー５をオンする信号しか出力していない状況下では、電圧センサ３の電圧検出値は変化しないはずであるが、電圧検出値が上昇したため、第２のリレー６がオン状態であると判断する。この場合、例えば、インジケータ２０を点灯させて、第２のリレー６が故障していることをユーザに報知することができる。

一方、ステップＳ４２０において、電圧センサ３の電圧検出値が上昇していないと判定すると、ステップＳ４４０に進む。ステップＳ４４０において、リレー制御部１１ｄは、第２のリレー６をオンする信号を出力して、ステップＳ４５０に進む。

ステップＳ４５０において、リレー診断部１１ｅは、電圧センサ３の電圧検出値が上昇したか否かを判定する。この判定は、ステップＳ４２０の判定と同じである。電圧センサ３の電圧検出値が上昇していないと判定すると、ステップＳ４６０に進む。ステップＳ４６０では、第２のリレー６がオフ固着していると判断する。すなわち、第２のリレー６が正常であれば、第１のリレー５および第２のリレー６をオンする信号が出力されると、車両負荷４に電圧が加わり、電圧センサ３の電圧検出値が上昇するはずであるが、電圧センサ３の電圧検出値が変化しないため、第２のリレー６がオフ状態であると判断する。この場合、例えば、インジケータ２０を点灯させて、第２のリレー６が故障していることをユーザに報知することができる。

ステップＳ４５０において、電圧センサ３の電圧検出値が上昇したと判定すると、第２のリレー６の故障診断処理を終了する。

第１のリレー５の故障の種類を判別するための処理を、図８に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ５００において、リレー制御部１１ｄは、全てのリレー５，６，７をオフする信号を出力して、ステップＳ５１０に進む。ステップＳ５１０において、リレー制御部１１ｄは、第３のリレー７をオンする信号を出力して、ステップＳ５２０に進む。

ステップＳ５２０において、リレー診断部１１ｅは、電圧センサ３の電圧検出値が上昇したか否かを判定する。この判定は、図６に示すフローチャートのステップＳ３２０で行う判定と同じである。電圧センサ３の電圧検出値が上昇したと判定すると、ステップＳ５３０に進む。ステップＳ５３０では、第１のリレー５が溶着（オン固着）していると判断する。すなわち、第１のリレー５が正常であれば、第３のリレー７をオンする信号しか出力していない状況下では、電圧センサ３の電圧検出値は変化しないはずであるが、電圧検出値が上昇したため、第１のリレー５がオン状態であると判断する。この場合、例えば、インジケータ２０を点灯させて、第１のリレー５が故障していることをユーザに報知することができる。

一方、ステップＳ５２０において、電圧センサ３の電圧検出値が上昇していないと判定すると、ステップＳ５４０に進む。ステップＳ５４０において、リレー制御部１１ｄは、第１のリレー５をオンする信号を出力して、ステップＳ５５０に進む。

ステップＳ５５０において、リレー診断部１１ｅは、電圧センサ３の電圧検出値が上昇したか否かを判定する。この判定は、ステップＳ５２０で行う判定と同じである。電圧センサ３の電圧検出値が上昇していないと判定すると、ステップＳ５６０に進む。ステップＳ５６０では、第１のリレー５がオフ固着していると判断する。すなわち、第１のリレー５が正常であれば、第１のリレー５および第３のリレー７をオンする信号が出力されると、車両負荷４に電圧が加わり、電圧センサ３の電圧検出値が上昇するはずであるが、電圧センサ３の電圧検出値が変化しないため、第１のリレー５がオフ状態であると判断する。この場合、例えば、インジケータ２０を点灯させて、第１のリレー５が故障していることをユーザに報知することができる。

ステップＳ５５０において、電圧センサ３の電圧検出値が上昇したと判定すると、第１のリレー５の故障診断処理を終了する。

一実施の形態におけるリレー故障診断装置によれば、地絡検知システム１を備え、以下の方法により、リレーの故障を検出する。この地絡検知システム１は、カップリングコンデンサＣaの一端側に直流電源２のプラス端子を接続し、カップリングコンデンサＣaの他端側となる測定点Ａに、矩形波パルス信号を印加する。そして、矩形波パルス信号が第１の位相となる時点で、測定点Ａにて測定される第１の電圧値と、矩形波パルス信号が第１の位相とは異なる第２の位相となる時点で、測定点Ａにて測定される第２の電圧値との差分Ｖp-pを求め、差分電圧Ｖp-pに基づいて、直流電源２の地絡を検出する。直流電源２および負荷４の間に接続されるリレー５，６，７の故障は、リレーをオンさせる制御およびオフさせる制御のうちのいずれか一方の制御を行った時の差分電圧Ｖp-pの変化に基づいて検出する。地絡検知システム１で求められる差分電圧Ｖp-pの変化に基づいて、リレー５，６，７の故障を検出するので、リレーの故障診断を迅速に行うことができる。

また、一実施の形態におけるリレー故障診断装置によれば、第３のリレー７、第２のリレー６、第１のリレー５の順に、各リレー５〜７の故障診断処理を行うようにした。特に、第３のリレー７の故障検出処理のため、第３のリレー７をオンさせる制御が行われた時に、負荷４の両端電圧が所定電圧以上高くなると、第１のリレー５がオン固着していると判断し、その後は、第２のリレー６および第３のリレー７の故障検出処理を行わないようにした。これにより、第１のリレー５のオン固着時に、第２のリレー６の故障診断のために第２のリレー６をオンしてしまい、負荷４に大電流が流入するのを防ぐことができる。

また、一実施の形態におけるリレー故障診断装置によれば、故障診断の対象リレーのみをオン／オフするだけで、リレーの故障診断を行うことができるので、リレー診断時に、負荷４に大電流が流入するのを防ぐことができる。すなわち、従来のリレー故障診断方法のように、２つのリレーを同時にオンさせる必要はない。

一実施の形態におけるリレー故障診断装置によれば、第１のリレー５、第２のリレー６、および、第３のリレー７のうちのいずれか１つのリレー故障を検出すると、第１のリレー５、第２のリレー６、および、第３のリレー７のオン制御およびオフ制御の組み合わせと、電圧センサ３によって検出される電圧とに基づいて、故障が検出されたリレーのオン固着故障およびオフ固着故障を判別する。これにより、リレーの故障の種類を判別することができる。

一実施の形態におけるリレー故障診断装置によれば、測定点Ａにて測定される第１の電圧および第２の電圧がそれぞれ所定の上限値以下、かつ、所定の下限値以上となるように制限するツェナーダイオード１５を設けて、リレーをオンさせる制御およびオフさせる制御のうちのいずれか一方の制御を行った時に、電圧制限後の第１の電圧および第２の電圧に基づいて求められる差分電圧Ｖp-pの波高値に基づいて、リレーの故障を検出する。これにより、リレーの故障をより確実に検出することができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、リレーの故障診断は、車両の起動時（イグニッションスイッチのオン時）または車両の停止時（イグニッションスイッチのオフ時）に行うものとして説明したが、車両起動後の任意のタイミングで行うようにしてもよい。

上述した一実施の形態では、リレーをオンさせる制御またはオフさせる制御を行った時の差分電圧Ｖp-pの波高値に基づいて、リレーの故障診断を行った。これは、リレーのオン／オフ制御時に、リレーが正常である場合には、差分電圧Ｖp-pが変化するが、リレーが故障している場合には、差分電圧Ｖp-pが変化しない特質を利用している（図３および図４参照）。従って、リレーのオン／オフ制御を行った時の差分電圧Ｖp-pの変化に基づいて、リレーの故障診断を行ってもよい。差分電圧Ｖp-pの変化とは、例えば、差分電圧Ｖp-pの波形の変化や、差分電圧Ｖp-pの各波形の最大値の変化である。

上述した一実施の形態では、リレー故障診断装置をハイブリッド車に適用した例を挙げて説明したが、電気自動車や燃料電池車に適用することもできるし、車両以外のシステムに適用することもできる。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、地絡検知システム１が地絡検知手段を、コントローラ１１のリレー制御部１１ｄがリレー制御手段を、コントローラ１１のリレー診断部１１ｅが故障検出手段および波高値検出手段を、電圧センサ３が電圧検出手段を、ツェナーダイオード１５が電圧制限手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

一実施の形態におけるリレー故障診断装置をハイブリッド車に適用した構成を示す図図２（ａ）は、矩形波パルス発生部から出力される矩形波パルス信号を示す図、図２（ｂ）は、地絡が発生していない正常な状態における測定点Ａの電圧波形を示す図、図２（ｃ）は、地絡が発生している状態における測定点Ａの電圧波形を示す図リレーの故障が生じていない時のリレーのオン／オフの状態、差分電圧Ｖp-pの波形、および、差分電圧Ｖp-pの波高値を示す図リレーの故障が生じている時のリレーのオン／オフ信号、差分電圧Ｖp-pの波形、および、差分電圧Ｖp-pの波高値を示す図一実施の形態におけるリレー故障診断装置によって行われる処理内容を示すフローチャート第３のリレーの故障の種類を判別するための処理内容を示すフローチャート第２のリレーの故障の種類を判別するための処理内容を示すフローチャート第１のリレーの故障の種類を判別するための処理内容を示すフローチャート

符号の説明

１…地絡検知システム
２…組電池
３…電圧センサ
４…車両負荷
５…第１のリレー
６…第２のリレー
７…第３のリレー
１１…コントローラ
１１ａ…矩形波パルス発生部
１１ｂ…Ａ／Ｄ変換部
１１ｃ…地絡検知部
１１ｄ…リレー制御部
１１ｅ…リレー診断部
１２…第１比較器
１３…第２比較器
１４…外部ノイズ除去回路
１５…ツェナーダイオード
Ｃa…カップリングコンデンサ
Ｒ１，Ｒ２…抵抗

Claims

直流電源および負荷の間に接続されるリレーの故障を診断するリレー故障診断装置であって、
カップリングコンデンサの一端側に前記直流電源の出力端子を接続し、前記カップリングコンデンサの他端側となる測定点に、矩形波パルス信号を印加し、前記矩形波パルス信号が第１の位相となる時点で、前記測定点にて測定される第１の電圧値と、前記矩形波パルス信号が前記第１の位相とは異なる第２の位相となる時点で、前記測定点にて測定される第２の電圧値との差分を求め、該差分電圧に基づいて、前記直流電源の地絡を検出する地絡検知手段と、
前記リレーのオン／オフを制御するリレー制御手段と、
前記リレー制御手段によって、前記リレーをオンさせる制御およびオフさせる制御のうちのいずれか一方の制御を行った時の前記差分電圧の変化に基づいて、前記リレーの故障を検出する故障検出手段とを備えることを特徴とするリレー故障診断装置。
請求項１に記載のリレー故障診断装置において、
前記リレーには、前記直流電源の＋側出力端子と前記負荷との間に接続される第１のリレー、前記直流電源の−側出力端子と前記負荷との間に接続される第２のリレー、および、抵抗と直列に接続された状態で前記第１のリレーまたは前記第２のリレーと並列に接続される第３のリレーのうち、少なくとも１つのリレーが含まれることを特徴とするリレー故障診断装置。
請求項１に記載のリレー故障診断装置において、
前記リレーには、前記直流電源の＋側出力端子と前記負荷との間に接続される第１のリレー、前記直流電源の−側出力端子と前記負荷との間に接続される第２のリレー、および、抵抗と直列に接続された状態で前記第２のリレーと並列に接続される第３のリレーが含まれ、
前記故障検出手段は、前記第１のリレー、前記第２のリレー、および、前記第３のリレーの３つのリレーの故障検出処理を行う際に、前記第３のリレー、前記第２のリレー、前記第１のリレーの順に故障検出処理を行うことを特徴とするリレー故障診断装置。
請求項３に記載のリレー故障診断装置において、
前記負荷の両端電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、
前記故障検出手段は、前記第３のリレーの故障検出処理のため、前記リレー制御手段によって前記第３のリレーをオンさせる制御が行われた時に、前記電圧検出手段によって検出される電圧が所定電圧以上高くなると、前記第１のリレーがオン固着していると判断し、その後は、前記第２のリレーおよび前記第３のリレーの故障検出処理を行わないことを特徴とするリレー故障診断装置。
請求項３に記載のリレー故障診断装置において、
前記負荷の両端電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、
前記故障検出手段は、前記第１のリレー、前記第２のリレー、および、前記第３のリレーのうちのいずれか１つのリレー故障を検出すると、前記リレー制御手段による前記第１のリレー、前記第２のリレー、および、前記第３のリレーのオン制御およびオフ制御の組み合わせと、前記電圧検出手段によって検出される電圧とに基づいて、故障が検出されたリレーのオン固着故障およびオフ固着故障を判別することを特徴とするリレー故障診断装置。
請求項１に記載のリレー故障診断装置において、
前記リレーには、前記直流電源の＋側出力端子と前記負荷との間に接続される第１のリレー、前記直流電源の−側出力端子と前記負荷との間に接続される第２のリレー、および、抵抗と直列に接続された状態で前記第１のリレーと並列に接続される第３のリレーが含まれ、
前記故障検出手段は、前記第１のリレー、前記第２のリレー、および、前記第３のリレーの３つのリレーの故障検出処理を行う際に、前記第３のリレー、前記第１のリレー、前記第２のリレーの順に故障検出処理を行うことを特徴とするリレー故障診断装置。
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のリレー故障診断装置において、
前記第１の電圧および前記第２の電圧がそれぞれ所定の上限値以下、かつ、所定の下限値以上となるように制限する電圧制限手段と、
前記電圧制限手段によって制限された後の第１の電圧および第２の電圧に基づいて求められる差分電圧の波高値を検出する波高値検出手段とをさらに備え、
前記故障検出手段は、前記リレー制御手段によって、前記リレーをオンさせる制御およびオフさせる制御のうちのいずれか一方の制御を行った時に前記波高値検出手段によって検出される波高値に基づいて、前記リレーの故障を検出することを特徴とするリレー故障診断装置。
請求項７に記載のリレー故障診断装置において、
前記故障検出手段は、前記リレー制御手段によって、前記リレーをオンさせる制御およびオフさせる制御のうちのいずれか一方の制御を行った時に前記波高値検出手段によって検出される波高値が所定のしきい値以下になると、前記リレーの故障は生じておらず、前記波高値が前記所定のしきい値より高いと、前記リレーの故障が生じていると判断することを特徴とするリレー故障診断装置。