JP5381890B2 - ハイブリッド車両におけるシステムリレーの診断装置およびその方法 - Google Patents
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Description
1.電源回路の起動制限装置であって、
電力を供給する電源と、
電源から供給される電力によって運転される負荷と、
前記電源および前記負荷の間に配置され、電源の接続および遮断を実行する第1の回路開閉器と、
前記電源および前記負荷の間において前記第1の回路開閉器と電気的に並列に配置されていると共に、前記電源回路の起動時には第1の回路開閉器よりも先に閉じられる第2の回路開閉器と、
前記第2の回路開閉器と前記負荷との間に配置された制限抵抗と、
前記制限抵抗の温度に関連する指標を検出する温度指標検出手段と、
前記検出された温度に関連する指標が所定値以上となった場合には前記第2の回路開閉器の作動を禁止する回路開閉器作動禁止手段とを備える電源回路の起動制限装置。
A.ハイブリッド車両の全体構成
B.ハイブリッド車両の基本動作
C.HVバッテリの内部構成
D.HVバッテリの基本動作
E.HVバッテリの異常判定
F.その他の実施例
図1は、本発明の一実施例としてのハイブリッド車両の全体構成を示す説明図である。このハイブリッド車両は、エンジン150と、2つのモータ/ジェネレータMG1,MG2と、の3つの原動機を備えている。ここで、「モータ/ジェネレータ」とは、モータとしても機能し、また、ジェネレータとしても機能する原動機を意味している。なお、以下では簡単のため、これらを単に「モータ」と呼ぶ。車両の制御は、制御システム200によって行われる。
ハイブリッド車両の基本的な動作を説明するために、以下ではまず、プラネタリギヤ120の動作について説明する。プラネタリギヤ120は、上述した3つの回転軸のうちの2つの回転軸の回転数が決定されると残りの回転軸の回転数が決まるという性質を有している。各回転軸の回転数の関係は次式(1)の通りである。
ここで、Ncはプラネタリキャリア軸127の回転数、Nsはサンギヤ軸125の回転数、Nrはリングギヤ軸126の回転数である。また、ρは次式で表される通り、サンギヤ121とリングギヤ122のギヤ比である。
また、3つの回転軸のトルクは、回転数に関わらず、次式(2),(3)で与えられる一定の関係を有する。
Tr=Tc×1/(1+ρ)=Ts/ρ …(3)
ここで、Tcはプラネタリキャリア軸127のトルク、Tsはサンギヤ軸125のトルク、Trはリングギヤ軸126のトルクである。
次に、図2を参照してHVバッテリ194の内部構成について詳細に説明する。図2はHVバッテリ194の内部構成およびHVバッテリ194に接続される駆動回路191並びにモータMG2との配置関係を示す回路図である。なお、説明の都合上、駆動回路191およびモータMG2のみを図示するが、駆動回路192およびモータMG1に対しても同様に適用され得る。HVバッテリ194は、直列配置された2つの積層電池モジュールBM1、BM2と、積層電池モジュールBM1、BM2間に配置された高電圧フューズHF、高電圧回路の電源の接続および遮断を実行するシステムメインリレーSMR1、SMR2、SMR3を備えている。システムメインリレーSMR1、SMR2、SMR3は、コイルに対して励磁電流を通電したときにオンする接点を閉じるリレーである。
次に、図2ないし図4を参照して本実施例に係るHVバッテリ194の基本的動作について説明する。図3はシステムメインリレーSMR1、SMR2、SMR3の作動状態と負荷側電圧Vinvとの関係を示すグラフである。図4はHVバッテリの動作状態とシステムメインリレーSMR1、SMR2、SMR3の作動状態の関係を示す説明図である。
HVバッテリの異常診断について図2ないし図5を参照して説明する。図5は車両のシステム起動時、すなわち、イグニッションキーのポジションがOFF位置からON位置に切り換えられた際に実行される異常診断処理を示すフローチャートである。メインECU210のマスタ制御部270は、イグニッションキー・ポジションがOFF位置からON位置に切り換えられると、システムメインリレーSMR3をオンする前に、電源側電圧センサVBによって検出された電源側電圧Vbatが参照電圧Vref以上であるか否かを判定する(ステップS100)。参照電圧Vrefは、例えば、積層電池モジュールBM1、BM2からなる二次電池によって出力される定格電圧である。マスタ制御部270は、Vbat<Vrefであると判定した場合には(ステップS100:No)、HVバッテリ194の高電圧フューズHFまたは積層電池モジュールBM1、BM2に異常が発生していると判定する(ステップS110)。電源側電圧センサVBによって検出される電源側電圧Vbatは、電源側電圧センサVBの配置位置から正常時には参照電圧Vref(例えば、約300V)以上でなければならず、Vbat<Vrefの場合には、高電圧フューズHFの断線、あるいは、積層電池モジュールBM1、BM2の発電不良の発生が疑われる。
上記実施例の他に、制限抵抗LRの温度に関連付けられた指標を用いてシステムメインリレーSMR1のオン・オフ回数を制限し、制限抵抗LRを保護するようにしてもよい。HVバッテリ194は、既述のように突入電流を防止するためにシステムメインリレーSMR1に制限抵抗LRを接続し、プリチャージを実行する。プリチャージ実行時には、通過電流によって制限抵抗LRは発熱することが知られている。プリチャージは、一般的に、イグニッションキー・ポジションがOFF位置からSTA位置に切り換えられると実行され、例えば、商品配送時等には頻繁にイグニッションキー・ポジションがSTA位置とOFF位置との間で切り換えられる。この結果、比較的短い期間にプリチャージが繰り返し実行されることとなり、制限抵抗LRの温度が比較的高い温度まで上昇し、場合によっては制限抵抗LRを含む回路素子を内包するモールドを溶かしてしまうことがある。
114…デファレンシャルギア
116R,116L…車輪
119…ケース
120…プラネタリギヤ
121…サンギヤ
122…リングギヤ
123…プラネタリピニオンギヤ
124…プラネタリキャリア
125…サンギヤ軸
126…リングギヤ軸
127…プラネタリキャリア軸
129…チェーンベルト
130…ダンパ
131…三相コイル
132…ロータ
133…ステータ
141…三相コイル
142…ロータ
143…ステータ
144…回転数センサ(回転角センサ)
150…エンジン
156…クランクシャフト
163…ブレーキセンサ
165…アクセルセンサ
167…シフトポジションセンサ
191,192…駆動回路
194…HVバッテリ
196…バッテリセンサ
200…制御システム
210…メインECU
220…ブレーキECU
230…バッテリECU
240…エンジンECU
260…モータ制御部
270…マスタ制御部
SMR1,SMR2,SMR3…システムメインリレー
BM1、BM2…積層バッテリモジュール
LR…制限抵抗
VB…電源側電圧センサ
VI…負荷側電圧センサ
HF…高電圧フューズ
Claims (7)
- 電源回路における異常診断装置であって、
正極および負極を有する電源と、
前記電源から電力の供給を受けると共に前記電源の正極と接続される正極入力部と前記電源の負極と接続される負極入力部とを有し、負荷を駆動するための駆動回路と、
前記電源の正極と前記正極入力部との間に配置されていると共に電源の接続および遮断を実行する正極側回路開閉器と、
前記電源の負極と前記負極入力部との間に配置されていると共に電源の接続および遮断を実行する負極側回路開閉器と、
前記電源と前記正極側回路開閉器との間に配置されていると共に前記電源側の電圧を検出する電源電圧検出手段と、
前記負極側回路開閉器と前記駆動回路との間に配置されていると共に前記負荷側の電圧を検出する負荷側電圧検出手段と、
前記正極側回路開閉器と並列に配置されている、プリチャージ用回路開閉器と制限抵抗とが直列に接続されているプリチャージ用回路と、
前記正極側回路開閉器および前記負極側回路開閉器のいずれか一方を開いた後に他方を開きまたは閉じた後に他方を閉じるように両回路開閉器を制御する回路開閉器制御手段と、
前記負荷側電圧および前記電源側電圧に基づいて、前記正極側回路開閉器および前記負極側回路開閉器の少なくともいずれか一方の回路開閉器の異常を判定する異常判定手段とを備え、
前記回路開閉器制御手段は、前記負荷側電圧と前記電源側電圧とが等しくない場合には、前記負極側回路開閉器と前記プリチャージ用回路開閉器とを閉じてプリチャージを実行し、
前記異常判定装置はさらに、前記プリチャージ実行後に、前記負荷側電圧が、前記電源と前記駆動回路との電気的な接続が遮断された際における負荷側電圧である遮断時電圧に等しい場合には、前記制限抵抗が遮断されていると判定し、
前記回路開閉器制御手段は、前記負荷側電圧が前記遮断時電圧に等しくない場合には、前記正極側回路開閉器を閉じて、前記プリチャージ用回路開閉器を開いて電源オンを実行し、
前記異常判定装置はさらに、前記電源オン実行後に、前記負荷側電圧と前記電源側電圧とが等しくない場合には、前記正極側回路開閉器に閉動作異常が発生していると判定し、前記負荷側電圧と前記電源側電圧とが等しい場合には、前記電源回路に異常は発生していないと判定する、電源回路における異常診断装置。 - 請求項1に記載の電源回路における異常診断装置において、
前記異常判定手段は、さらに、前記負荷側電圧と前記電源側電圧とが等しい場合または前記負荷側電圧が前記電源側電圧と等しくならない場合に、前記正極側回路開閉器および前記負極側回路開閉器の少なくともいずれか一方の回路開閉器の異常を判定する、電源回路における異常診断装置。 - 請求項1または2に記載の電源回路における異常診断装置において、
前記異常判定手段はさらに、開かれている前記正極側回路開閉器および前記負極側回路開閉器が共に閉じられる前に検出された前記負荷側電圧と前記電源側電圧とが等しい場合に、前記正極側回路開閉器および前記負極側回路開閉器の溶着が発生していると判定する、電源回路における異常診断装置。 - 請求項1から3のいずれかの請求項に記載の電源回路における異常診断装置において、
前記電源は過剰電流を遮断するためのフューズを有し、
前記異常判定手段は、さらに、開かれている前記正極側回路開閉器と前記負極側回路開閉器とが閉じられる前に検出された電源側電圧が予め定められている参照電圧未満である場合には、前記フューズが切断または前記電源に発電不良が発生していると判定する、電源回路における異常診断装置。 - 請求項1から4のいずれかの請求項に記載の電源回路における異常診断装置において、
前記異常判定手段は、さらに、電動機により生成された電力を用いる充電に際して、前記電源側電圧よりも前記負荷側電圧が高い場合に、前記前記正極側回路開閉器および前記負極側回路開閉器の少なくとも一方に閉動作異常が発生していると判定する、電源回路における異常診断装置。 - 請求項1から5のいずれかの請求項に記載の電源回路における異常診断装置において、
前記回路開閉器制御手段は、電源遮断時に前記正極側回路開閉器および前記負極側回路開閉器の少なくとも一方を開いて、前記駆動回路側の残存電圧をディスチャージさせ、
前記異常判定手段は、さらに、前記正極側回路開閉器および前記負極側回路開閉器の少なくとも一方を開いたにもかかわらず、前記電源側電圧と前記負荷側電圧とが等しい状態が継続する場合、あるいは、前記負荷側電圧が前記遮断電圧と等しくない場合に、前記前記正極側回路開閉器および前記負極側回路開閉器の少なくとも一方に溶着が発生していると判定する、電源回路における異常診断装置。 - 車両であって、
駆動源としての電動機と、
請求項1から6のいずれかの請求項に記載の電源回路における異常診断装置とを備える、車両。
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