JP5392191B2

JP5392191B2 - 車両の制御装置および制御方法

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Publication number: JP5392191B2
Application number: JP2010126648A
Authority: JP
Inventors: 英司北野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2030-06-02
Also published as: JP2011254620A

Description

本発明は、車両に搭載されるコンバータの故障を診断する技術に関する。

最近、直流電源の電力で駆動されるモータを動力源とする電動車両（ハイブリッド自動車や電気自動車など）が実用化されている。このような電動車両は、通常、直流電源とモータとの間に、直流電源の電力をモータ駆動用の電力に変換するための電力変換装置を備える。特開２００４−２４２３７５号公報（特許文献１）には、このような電動車両において電力変換装置の故障を診断する技術が開示されている。

特許文献１に開示されたハイブリッド自動車は、モータと直流電源との間に設けられた電力変換装置と、電力変換装置を制御する制御装置とを備える。電力変換装置は、直流電源の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、昇圧コンバータで昇圧された電力をモータ駆動用の交流電力に変換するインバータと、昇圧コンバータとインバータとの間に設けられたコンデンサとを備える。昇圧コンバータは、コンデンサに接続される２つのスイッチング素子を有するスイッチング回路と、２つのスイッチング素子の間の点と直流電源の正極との間に設けられるリアクトルとを含む。制御装置は、リアクトル、スイッチング素子、コンデンサを用いた回路を構成させるための信号を昇圧コンバータに出力し、回路が構成されたときの振動周波数に基づいてリアクトルが故障しているのかコンデンサが故障しているのかを切り分ける。

特開２００４−２４２３７５号公報特開２００８−３１２３０６号公報特開２００６−２７８２１０号公報特開２００９−２９１０３７号公報

しかしながら、上述した特許文献１においては、スイッチング回路が故障しているのかリアクトルが故障しているのかを切り分けることができない。

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、スイッチング回路とリアクトルとを含むコンバータにおいて、スイッチング回路が故障しているのかリアクトルが故障しているのかを切り分けることである。

この発明に係る制御装置は、電源と、電気負荷と、スイッチング回路およびリアクトルを有し電源の電圧を昇圧して電気負荷に出力するコンバータとを備えた車両を制御する、この制御装置は、コンバータの出力電圧を上昇させるための信号を所定周期でスイッチング回路に出力する出力部と、スイッチング回路に出力される信号の数の増加に応じて出力電圧が所定範囲内で上昇しているか否かを監視し、出力電圧が所定範囲内で上昇している場合はコンバータが正常であると診断し、出力電圧が所定範囲内で上昇していない場合はコンバータが異常であると診断するコンバータ診断部とを含む。コンバータ診断部は、コンバータが異常であると診断した場合、信号の数が増加しても出力電圧が上昇していないときはスイッチング回路が故障していると診断し、信号の数が増加することに応じて出力電圧が所定範囲外で上昇しているときはリアクトルが故障していると診断する。

好ましくは、スイッチング回路は、第１スイッチング素子を有する。出力部が出力する信号は、第１スイッチング素子を所定周期よりも短い第１期間だけオンさせるためのパルス状の信号である。所定周期に対する第１期間の割合は固定される。

好ましくは、制御装置は、コンバータ診断部による診断結果に応じて車両の走行態様を選択する選択部をさらに備える。

好ましくは、電気負荷は、車両の駆動力を発生する駆動装置である。車両は、出力電圧を駆動装置に供給するための正極線および負極線をさらに備える。リアクトルの一端は、電源の正極に接続される。スイッチング回路は、リアクトルの他端と正極線との間に設けられた第１スイッチング素子と、第１スイッチング素子に並列に接続され、リアクトルから正極線へ向かう方向を順方向とする第１ダイオードと、リアクトルの他端と電源の負極との間に設けられた第２スイッチング素子と、第２スイッチング素子に並列に接続され、電源の負極からリアクトルへ向かう方向を順方向とする第２ダイオードとを有する、選択部は、スイッチング回路が故障していると診断された場合、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子の双方をオフした状態で車両を走行させる第１退避走行を選択し、リアクトルが故障していると診断された場合、第１スイッチング素子を常時オンした状態で車両を走行させる第２退避走行を選択する。

好ましくは、車両は、電源とコンバータとの間に設けられたリレーと、出力電圧を電気負荷に供給するための正極線および負極線の間に設けられたコンデンサとをさらに備える。制御装置は、リレーをオフした状態で出力電圧を監視し、出力電圧が判定値よりも低下する場合はコンデンサの容量が低下していると診断するコンデンサ診断部をさらに備える。出力部は、コンデンサ診断部がコンデンサの容量が低下していると診断しない場合に、リレーをオンした状態で信号をスイッチング回路に出力する。

この発明の別の局面に係る制御方法は、電源と、電気負荷と、スイッチング回路およびリアクトルを有し電源の電圧を昇圧して電気負荷に出力するコンバータとを備えた車両の制御装置が行なう制御方法であって、コンバータの出力電圧を上昇させるための信号を所定周期でスイッチング回路に出力するステップと、スイッチング回路に出力される信号の数の増加に応じて出力電圧が所定範囲内で上昇しているか否かを監視し、出力電圧が所定範囲内で上昇している場合はコンバータが正常であると診断し、出力電圧が所定範囲内で上昇していない場合はコンバータが異常であると診断するステップとを含む。診断するステップは、コンバータが異常であると診断した場合、信号の数が増加しても出力電圧が上昇していないときはスイッチング回路が故障していると診断し、信号の数が増加することに応じて出力電圧が所定範囲外で上昇しているときはリアクトルが故障していると診断するステップを含む。

本発明によれば、スイッチング回路が故障しているのかリアクトルが故障しているのかを切り分けることができる。

制御装置を備えた車両の全体ブロック図である。制御装置の機能ブロック図（その１）である。パルス信号Ｐｄの波形図である。診断手法を説明するための図である。制御装置の処理手順を示すフローチャート（その１）である。制御装置の機能ブロック図（その２）である。制御装置の処理手順を示すフローチャート（その２）である。制御装置の処理手順を示すフローチャート（その３）である。制御装置の機能ブロック図（その３）である。制御装置の処理手順を示すフローチャート（その４）である。制御装置の処理手順を示すフローチャート（その５）である。

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り返さない。
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う制御装置を備えた車両の全体ブロック図である。図１を参照して、車両は、電源システム１と、駆動力発生部２と、制御装置１００とを含む。なお、この発明に従う制御装置を適用可能な車両は、以下に示す車両に限定されるものではなく、少なくとも電力を用いて駆動力を得ることが可能な電動車両全般に適用可能である。

駆動力発生部２は、第１インバータ３０−１と、第２インバータ３０−２と、第１モータジェネレータ（ＭＧ）３２−１と、第２ＭＧ３２−２と、動力分割装置３４と、エンジン３６と、駆動輪３８とを含む。

第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２は、たとえば三相の交流回転電機であり、電源システム１から供給される電力を用いて駆動力を発生する。

第１ＭＧ３２−１、第２ＭＧ３２−２およびエンジン３６は、動力分割装置３４に連結される。車両は、エンジン３６および第２ＭＧ３２−２の少なくとも一方からの駆動力によって走行するハイブリッド車両である。

エンジン３６が発生する動力は、動力分割装置３４によって、駆動輪３８へ伝達される経路と、第１ＭＧ３２−１へ伝達される経路とに分割される。動力分割装置３４によって分割されたエンジン３６の動力を用いて第１ＭＧ３２−１による発電が行なわれる。第１ＭＧ３２−１によって発電された電力は電源システム１へ供給される。

第２ＭＧ３２−２は、電源システム１から供給される電力および第１ＭＧ３２−１により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、第２ＭＧ３２−２の駆動力は、駆動輪３８に伝達される。なお、車両の制動時等には、駆動輪３８により第２ＭＧ３２−２が駆動され、第２ＭＧ３２−２が発電機として作動する。これにより、第２ＭＧ３２−２は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。そして、第２ＭＧ３２−２により発電された電力は、電源システム１へ供給される。

動力分割装置３４は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン３６のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第１ＭＧ３２−１の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ３２−２の回転軸に連結される。

第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２は、電源システム１に対して互いに並列に接続される。そして、第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２は、電源システム１から供給される直流電力を交流電力に変換してそれぞれ第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２へ出力する。また、第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２は、それぞれ第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２が発電する交流電力を直流電力に変換して電源システム１へ出力する。

第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２は、制御装置１００からの駆動信号ＰＷＶ１，ＰＷＶ２に応じてスイッチング動作を行なうことにより第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２を駆動させる。第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２は、それぞれ主正極線ＭＰＬおよび主負極線ＭＮＬに接続される。

電源システム１は、主正極線ＭＰＬおよび主負極線ＭＮＬによって第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２に接続される。電源システム１は、蓄電装置１０と、システムメインリレー（ＳＭＲ）１１と、コンバータ１２と、コンデンサＣ２とを含む。

コンデンサＣ２は、主正極線ＭＰＬと主負極線ＭＮＬとの間に接続され、主正極線ＭＰＬおよび主負極線ＭＮＬに含まれる電力変動成分を低減する。

蓄電装置１０は、たとえばニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池で構成される直流電源である。

ＳＭＲ１１は、コンバータ１２と蓄電装置１０との間に設けられ、コンバータ１２と蓄電装置１０との接続／非接続を切り替える。ＳＭＲ１１は、正極側のリレーＲ１，Ｒ２と、負極側のリレーＲ３とから構成される。リレーＲ１，Ｒ２は、互いに並列に接続されている。リレーＲ１には、制限抵抗Ｒが直列に接続されている。リレーＲ１は、リレーＲ２がオンされる前にオンされ、駆動力発生部２に突入電流が流れることを防止するプリチャージ用のリレーである。リレーＲ２は、蓄電装置１０の正極と正極線ＰＬ１との間に設けられる。リレーＲ３は、蓄電装置１０の負極と負極線ＮＬ１との間に設けられる。各リレーＲ１〜Ｒ３のオンオフは、それぞれ制御装置１００からの制御信号Ｓ１〜Ｓ３によって制御される。

コンバータ１２は、昇圧ＩＰＭ（Intelligent Power Module）１３と、リアクトルＬ１と、コンデンサＣ１とを含む。

昇圧ＩＰＭ１３は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、主正極線ＭＰＬと主負極線ＭＮＬとの間に互いに直列に接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２として、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。ダイオードＤ１は、リアクトルＬ１から主正極線ＭＰＬ（駆動発生部２）に向かう方向を順方向としてスイッチング素子Ｑ１に並列に接続される。ダイオードＤ２は、蓄電装置１０の負極からリアクトルＬ１に向かう方向を順方向としてスイッチング素子Ｑ２に並列に接続される。昇圧ＩＰＭ１３の内部には、内部回路の過電流や過熱を監視する回路（図示せず）が設けられており、内部回路の異常発生時にはエラー信号を制御装置１００に出力する。

リアクトルＬ１は、環状のコア部と、コア部の外周に巻き付けられたコイルとによって構成される。リアクトルＬ１のコイルの一方端は、正極線ＰＬ１を介して蓄電装置１０の正極端子に接続される。リアクトルＬ１のコイルの他方端は、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との間の点に接続される。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、制御装置１００からの駆動信号ＰＷＣに基づいて、互いに逆の状態（すなわち、Ｑ１オンのときはＱ２オフ、Ｑ１オフのときはＱ２オン）となるように制御される。Ｑ１オン期間とＱ２オン期間とが交互に繰り返されることによって、主正極線ＭＰＬおよび主負極線ＭＮＬの間の電圧ＶＨが蓄電装置１０の出力電圧以上の電圧に制御される。

コンデンサＣ１は、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬ１との間に接続され、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１の間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。

さらに、車両は、電流センサ２４と、電圧センサ２５，２６とを備える。電流センサ２４は、リアクトルＬ１を流れる電流ＩＬを検出する。電圧センサ２５は、コンバータ１２の入力電圧である、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１の間の電圧ＶＬを検出する。電圧センサ２６は、コンバータ１２の出力電圧である、主正極線ＭＰＬおよび主負極線ＭＮＬの間の電圧ＶＨを検出する。これらの各センサは、検出結果を制御装置１００へ出力する。

制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ；Electronic Control Unit）である。制御装置１００は、メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、所定の演算処理を実行するように構成される。

制御装置１００は、運転者によるアクセル操作量および車速などに基づいて車両全体に要求される車両要求パワーを算出し、車両要求パワーに基づいて、コンバータ１２を駆動するための駆動信号ＰＷＣ、第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２を駆動するための駆動信号ＰＷＶ１，ＰＷＶ２、エンジン３６を制御するための駆動信号ＰＷＥを生成する。そして、制御装置１００は、各駆動信号ＰＷＣ，ＰＷＶ１，ＰＷＶ１，ＰＷＥをそれぞれコンバータ１２、第１インバータ３０−１、第２インバータ３０−２、エンジン３６に出力する。

以下、制御装置１００によるコンバータ１２の診断処理について説明する。制御装置１００は、過電圧が発生したか否かを監視する。なお、過電圧とは、電圧ＶＬが上限電圧ＶＬｍａｘを超える状態、および、電圧ＶＨが上限電圧ＶＨｍａｘを超える状態の少なくともいずれかの状態という。過電圧が発生した場合、コンバータ１２が故障していると考えられる。

ところが、従来においては、コンバータ１２の内部部品（昇圧ＩＰＭ１３、リアクトルＬ１、コンデンサＣ１等）のいずれが故障しているかを特定する術を有していなかった。そのため、故障部品単体での修理や交換ができず、コンバータ１２のユニット単位での修理や交換を余儀なくされ、高額な費用が発生していた。

このような問題に鑑み、制御装置１００は、過電圧が発生した場合、以下に説明する診断処理によってコンバータ１２の故障部品を特定する。この点が実施の形態１の最も特徴的な点である。

図２は、診断処理に関する部分の制御装置１００の機能ブロック図である。図２に示した各機能ブロックは、電子回路等によるハードウェア処理によって実現してもよいし、プログラムの実行等によるソフトウェア処理によって実現してもよい。

制御装置１００による診断処理は、診断処理部１１０によって実現される。診断処理部１１０は、信号出力部１１１、診断部１１２、記憶部１１３を含む。

信号出力部１１１は、診断の開始条件が成立した場合、ＳＭＲ１１を制御してコンバータ１２と蓄電装置１０とを接続させた状態で、駆動信号ＰＷＣとして診断用のパルス信号Ｐｄを昇圧ＩＰＭ１３に出力する。これにより、コンバータ１２の昇圧動作が開始される。診断の開始条件とは、代表的には、上述の過電圧が発生したという条件である。

図３は、信号出力部１１１が出力するパルス信号Ｐｄの波形図である。パルス信号Ｐｄは、期間Ｔ１だけスイッチング素子Ｑ１をオン（スイッチング素子Ｑ２をオフ）させた後に期間Ｔ２だけスイッチング素子Ｑ２をオン（スイッチング素子Ｑ１をオフ）させるためのパルス状の信号である。信号出力部１１１は、このパルス信号Ｐｄを周期Ｔ（Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２）で間欠的に昇圧ＩＰＭ１３に出力する。図３に示す例では、Ｑ１オン期間Ｔ１とＱ２オン期間Ｔ２とが同じ値に設定されている。つまり、パルス信号Ｐｄのデューティ比（周期Ｔに対するＱ１オン期間Ｔ１の割合）は５０パーセントに固定されている。

信号出力部１１１は、昇圧ＩＰＭ１３に出力したパルス信号Ｐｄの数（以下、単に「パスル数」という）を診断部１１２に出力する。

記憶部１１３には、パルス数に対する電圧ＶＨの正常範囲（後述）が予め記憶されている。

診断部１１２は、パルス数に対する電圧ＶＨの正常範囲を記憶部１１３から読み出し、電圧ＶＨが正常範囲内で適正に上昇しているか否かを監視する。

図４は、診断部１１２による診断手法を説明するための図である。コンバータ１２が正常であれば、パルス数の増加に応じて電圧ＶＨは上昇するが、この際、電圧ＶＨは、図４に示す下限値ＶＨｌｏｗと上限値ＶＨｈｉとの間に含まれる範囲内で上昇する。この下限値ＶＨｌｏｗと上限値ＶＨｈｉとの間の範囲が上述した「正常範囲」であり、実験等によって予め求められて記憶部１１３に記憶されている。なお、図４は、パルス数が０の時の初期電圧（たとえばコンバータ１２の入力電圧である電圧ＶＬ）からの電圧ＶＨの上昇態様を示している。

診断部１１２は、パルス数が所定数（たとえば５００個）増加する毎に、電圧ＶＨがこの正常範囲内で上昇しているか否かを監視する。診断部１１２は、パルス数が所定の上限数に達するまでこの監視を継続する。

そして、電圧ＶＨが正常範囲内で上昇している場合（図４の線Ａ参照）、診断部１１２は、コンバータ１２が正常であると診断する。

一方、電圧ＶＨが正常範囲内で上昇していない場合、診断部１１２は、コンバータ１２が故障していると診断し、さらに、以下の手法で昇圧ＩＰＭ１３およびリアクトルＬ１のいずれが故障しているのかを特定する。

パルス数が増加しても電圧ＶＨが全く上昇していない場合（図４の線Ｂ参照）、診断部１１２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作が行なわれていないと判断し、昇圧ＩＰＭ１３が故障していると特定する。

一方、パルス数の増加に応じて電圧ＶＨが正常範囲外で上昇している場合（図４の線Ｃ，Ｄ参照）、診断部１１２は、リアクトルＬ１のリアクタンス値Ｌが異常であると判断し、リアクトルＬ１が故障していると特定する。

図５は、上述の機能を実現するための制御装置１００の処理手順を示すフローチャートである。以下に示すフローチャートの各ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）は、上述したようにハードウェア処理によって実現してもよいしソフトウェア処理によって実現してもよい。

Ｓ１００にて、制御装置１００は、診断の開始条件が成立したか否かを判断する。診断の開始条件が成立すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０１に移される。そうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０１にて、制御装置１００は、パルス信号Ｐｄの出力を開始して、コンバータ１２の昇圧動作を開始させる。

Ｓ１０２にて、制御装置１００は、電圧ＶＨが正常範囲内で適正に上昇しているか否かを判断する（上述の図４参照）。電圧ＶＨが正常範囲内で適正に上昇していると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０３に移される。そうでないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０４に移される。

Ｓ１０３にて、制御装置１００は、コンバータ１２が正常であると診断する。
Ｓ１０４にて、制御装置１００は、パルス数の増加に応じて電圧ＶＨが上昇しているか否かを判断する。電圧ＶＨが上昇している場合、すなわち正常範囲外ではあるが少なくとも電圧ＶＨが上昇している場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。そうでない場合、すなわち電圧ＶＨが全く上昇していない場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１０５に移される。

Ｓ１０５にて、制御装置１００は、昇圧ＩＰＭ１３が故障していると特定する。なお、この診断結果（昇圧ＩＰＭ１３の故障）は、ユーザに知らせるために、インフォメーションパネル（図示せず）などに表示される。

Ｓ１０６にて、制御装置１００は、リアクトルＬ１のリアクタンス値が異常であると特定する。なお、この診断結果（リアクトルＬ１の故障）は、インフォメーションパネルなどに表示される。

以上のように、実施の形態１に係る制御装置１００は、電圧ＶＨを上昇させるためのパルス信号Ｐｄをコンバータ１２に順次与え、与えたパルス数に対する電圧ＶＨの上昇を監視するという簡易な制御で、コンバータ１２の内部部品のうちの昇圧ＩＰＭ１３およびリアクトルＬ１のいずれが故障しているかを特定することができる。そのため、故障部品単体での修理や交換が可能となり、コンバータ１２のユニット単位での修理や交換を余儀なくされいた従来と比べて修理や交換にかかる費用を低減することができる。

特に、実施の形態１に係る制御装置１００は、パルス信号Ｐｄのデューティ比を固定し、デューティ比に対する電圧ＶＨの上昇態様ではなく、パルス数に対する電圧ＶＨの上昇態様に基づいてコンバータ１２の故障部品を特定する。そのため、デューティ比を変化させるための複雑な計算は不要であり、故障部品の特定をより簡易に実現することができる。
［実施の形態２］
実施の形態１では、コンバータ１２の内部部品のうちの昇圧ＩＰＭ１３およびリアクトルＬ１のいずれが故障しているかを特定する手法について説明した。

これに対して、実施の形態２では、実施の形態１で用いた手法を活用しつつ、他の部品の故障をも特定する手法について説明する。

図６は、実施の形態２に従う制御装置１００Ａの機能ブロック図である。なお、図６に示した機能ブロックのうち、上述の図２に示した機能ブロックと同じ符号を付している機能ブロックについては、既に実施の形態１で説明したためここでの詳細な説明は繰り返さない。また、制御装置１００Ａ以外の構造、機能、処理は、上述の実施の形態１と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。

制御装置１００Ａは、第１診断処理部１１０Ａと、第２診断処理部１２０とを含む。
第２診断処理部１２０は、制御部１２１と診断部１２２とを含む。制御部１２１は、車両走行時に過電圧が発生した場合に、所定の処理に従って各機器を制御する。診断部１２２は、制御部１２１の制御結果で電圧ＶＬ，ＶＨがどのように変化するかなどを監視することによって、ＳＭＲ１１の故障、コンデンサＣ２の故障などを特定する。なお、第２診断処理部１２０の機能については、後述の図７、８にて詳細に説明する。

第１診断処理部１１０Ａは、第２診断処理部１２０による診断によって故障部品が特定されたなかった場合に、上述の実施の形態１と同様の手法で昇圧ＩＰＭ１３およびリアクトルＬ１のいずれが故障しているのかを特定する。

すなわち、第１診断処理部１１０Ａは、信号出力部１１１Ａと、診断部１１２と、記憶部１１３とを含む。

信号出力部１１１Ａは、診断部１２２により故障部品が特定されたなかった場合に、ＳＭＲ１１を制御してコンバータ１２と蓄電装置１０とを接続させ、診断用のパルス信号Ｐｄを昇圧ＩＰＭ１３に出力する。診断部１１２および記憶部１１３の機能は、上述の実施の形態１で説明したため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。

図７、８は、実施の形態２に従う制御装置１００Ａの処理手順を示すフローチャートである。なお、図８に示したステップのうち、上述の図５に示したステップと同じ番号を付しているステップ（Ｓ１０１〜Ｓ１０６）については、既に説明したため詳細な説明はここでは原則として繰り返さない。

Ｓ１にて、制御装置１００Ａは、車両の走行時に、過電圧が発生したか否かを判断する。過電圧が発生すると（Ｓ１にてＹＥＳ）、処理はＳ２に移される。そうでないと（Ｓ１にてＮＯ）、この処理は終了される。

Ｓ２にて、制御装置１００Ａは、第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２を停止させる。これにより、車両は惰性で走行する状態となる。

Ｓ３にて、制御装置１００Ａは、昇圧ＩＰＭ１３からのエラー信号（昇圧ＩＰＭ１３の内部回路の過電流を示す信号）が無いか否かを判断する。エラー信号が無いと（Ｓ３にてＹＥＳ）、処理はＳ５に移される。そうでないと（Ｓ３にてＮＯ）、処理はＳ４に移される。

Ｓ４にて、制御装置１００Ａは、昇圧ＩＰＭ１３が短絡（ショート）していると特定する。なお、この診断結果（昇圧ＩＰＭ１３のショート故障）は、インフォメーションパネルなどに表示される。

Ｓ５にて、制御装置１００Ａは、ＳＭＲ１１をオフする。これにより、蓄電装置１０とコンバータ１２との接続が遮断される。

Ｓ６にて、制御装置１００Ａは、電圧ＶＨを低下させるようにコンデンサＣ２に貯まった電荷を放電させる。たとえば、制御装置１００Ａは、コンデンサＣ２に貯まった電荷を第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２に放電させるように第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２を作動させる。

Ｓ７にて、制御装置１００Ａは、電圧ＶＬおよび電圧ＶＨの双方が略零まで低下したか否かを判断する。電圧ＶＬおよび電圧ＶＨの双方が略零まで低下すると（Ｓ７にてＹＥＳ）、処理はＳ８に移される。そうでないと（Ｓ７にてＮＯ）、処理はＳ６に戻され、コンデンサＣ２の放電が継続される。

Ｓ８にて、制御装置１００Ａは、ＳＭＲ１１をオンする。これにより、蓄電装置１０とコンバータ１２とが接続される。

Ｓ９にて、制御装置１００Ａは、電圧ＶＬが上昇したか否かを判断する。電圧ＶＬが上昇すると（Ｓ９にてＹＥＳ）、処理はＳ１１に移される。そうでないと（Ｓ９にてＮＯ）、処理はＳ１０に移される。

Ｓ１０にて、制御装置１００Ａは、ＳＭＲ１１が故障していると特定する。なお、この診断結果（ＳＭＲ１１の故障）は、インフォメーションパネルなどに表示される。

Ｓ１１にて、制御装置１００Ａは、電圧ＶＨが上昇したか否かを判断する。電圧ＶＨが上昇すると（Ｓ１１にてＹＥＳ）、処理はＳ１３に移される。そうでないと（Ｓ１１にてＮＯ）、処理はＳ１２に移される。

Ｓ１２にて、制御装置１００Ａは、コンバータ１２の内部にオープン故障が発生していると特定する。ここでいうオープン故障とは、蓄電装置１０とコンデンサＣ２との間の通電経路のいずれかの箇所が遮断されている状態をいう。なお、この診断結果（コンバータ１２の内部のオープン故障）は、インフォメーションパネルなどに表示される。

Ｓ１３にて、制御装置１００Ａは、ＳＭＲ１１を再びオフする。この状態では、コンデンサＣ２に貯まった電荷は、第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２の内部に設けられた放電抵抗（図示せず）で徐々に消費される。そのため、コンデンサＣ２に貯まった電荷は、時間の経過とともに徐々に放電され、電圧ＶＨは低下していく。

Ｓ１４にて、制御装置１００Ａは、第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２の内部に設けられた放電抵抗による放電時に、電圧ＶＨが適正に低下しているか否かを判断する。制御装置１００Ａは、電圧ＶＨの放電曲線を監視し、電圧ＶＨの放電曲線が判定値よりも低下していなければ電圧ＶＨが適正に低下していると判断する。電圧ＶＨが適正に低下していると（Ｓ１４にてＹＥＳ）、処理はＳ１６に移される。そうでないと（Ｓ１４にてＮＯ）、処理はＳ１５に移される。

Ｓ１５にて、制御装置１００Ａは、コンデンサＣ２の容量が正常時よりも低下していると特定する。なお、この診断結果（コンデンサＣ２の故障）は、インフォメーションパネルなどに表示される。

Ｓ１６にて、制御装置１００Ａは、ＳＭＲ１１を再びオンする。なお、Ｓ１〜Ｓ１６の処理が上述の図６に示した第２診断処理部１２０の機能に相当する。

そして、制御装置１００Ａは、Ｓ１６の処理後のＳ１０１〜Ｓ１０６の処理で、実施の形態１と同様の手法を活用して、昇圧ＩＰＭ１３およびリアクトルＬ１のいずれが故障しているか特定する。Ｓ１０１〜Ｓ１０６の処理が、上述の図６に示した第１診断処理部１１０Ａの機能に相当する。

以上のように、実施の形態２に係る制御装置１００Ａによれば、車両の走行時に過電圧が発生した場合に、上述した診断処理を実施することで、昇圧ＩＰＭ１３の故障（Ｓ１０５）およびリアクトルＬ１の故障（Ｓ１０６）の特定に加えて、昇圧ＩＰＭ１３のショート故障（Ｓ４）、ＳＭＲ１１の故障（Ｓ１０）、コンバータ１２の内部のオープン故障（Ｓ１２）、コンデンサＣ２の故障（Ｓ１５）をも特定することができる。
［実施の形態３］
実施の形態２では、車両の走行時に過電圧が発生した場合に故障部品を特定する手法を説明した。

これに対して、実施の形態３では、故障部品の特定に加えて、特定された故障部品（故障内容）に応じた退避走行を実現する手法について説明する。

図９は、実施の形態３に従う制御装置１００Ｂの機能ブロック図である。なお、図９に示した機能ブロックのうち、上述の図６示した機能ブロックと同じ符号を付している機能ブロックについては、既に実施の形態１，２で説明したためここでの詳細な説明は繰り返さない。また、制御装置１００Ｂ以外の構造、機能、処理は、上述の実施の形態１と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。

制御装置１００Ｂは、第１診断処理部１１０Ａ、第２診断処理部１２０に加えて、選択部１３０を備える。

選択部１３０は、第１診断処理部１１０Ａおよび第２診断処理部１２０によって特定された故障部品（故障内容）に応じた車両の走行態様を選択する。

図１０、１１は、選択部１３０の機能を含めた制御装置１００Ｂの処理手順を示すフローチャートである。なお、図１０、１１に示したステップのうち、上述の図７、８に示したステップと同じ番号を付しているステップについては、既に説明したためここでの詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ４にて昇圧ＩＰＭ１３がショートしていると特定した場合、制御装置１００Ｂは、Ｓ４ａにて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の双方をオフさせた状態で車両を走行させるＥＶ退避走行を選択する。ＥＶ退避走行では、昇圧ＩＰＭ１３による昇圧動作は禁止されるが、蓄電装置１０から駆動力発生部２への方向にはダイオードＤ１を介して電流が流れるため、蓄電装置１０の電力を用いて第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２を駆動させて車両を走行させることが可能である。

Ｓ１０にてＳＭＲ１１が故障していると特定した場合、制御装置１００Ｂは、Ｓ１０ａにて、車両の継続走行ができないと判断して、電源システム１および駆動力発生部２の再起動を禁止する。同様に、Ｓ１２にてコンバータ１２の内部にオープン故障が発生していると特定した場合も、制御装置１００Ｂは、Ｓ１２ａにて、車両の継続走行ができないと判断して、電源システム１および駆動力発生部２の再起動を禁止する。

Ｓ１５にてコンデンサＣ２の容量が正常時よりも低下していると特定した場合、制御装置１００Ｂは、Ｓ１５ａにて、パワー制限での退避走行を選択する。パワー制限での退避走行では、第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２の出力を通常時よりも制限した状態で車両を走行させる。これにより、第１ＭＧ３２−１と第２ＭＧ３２−２との間の消費電力差が通常時よりも小さくなり、その分、コンデンサＣ２の容量が低下していても主正極線ＭＰＬおよび主負極線ＭＮＬに含まれる電力変動成分を十分に低減することが可能となる。

Ｓ１０５にて昇圧ＩＰＭ１３が故障していると特定した場合、制御装置１００Ｂは、上述したＥＶ退避走行を選択する。

Ｓ１０６にてリアクトルＬ１のリアクタンス値が異常であると特定した場合、制御装置１００Ｂは、Ｑ１オン退避走行を選択する。Ｑ１オン退避走行では、スイッチング素子Ｑ１が常時オン状態に制御される。これにより、昇圧ＩＰＭ１３による昇圧動作は禁止されるが、蓄電装置１０から駆動力発生部２への方向にはダイオードＤ１を介して電流が流れるため、ＥＶ退避走行と同様、蓄電装置１０の電力を用いて第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２を駆動させて車両を走行させることが可能である。さらに、回生制動時に第２ＭＧ３２−２により発電された回生電力をスイッチング素子Ｑ１を介して蓄電装置１０に充電させることが可能となる。そのため、Ｑ１オン退避走行では、ＥＶ退避走行に比べて退避走行距離を延ばすことができる。

以上のように、実施の形態３に係る制御装置１００Ｂによれば、車両の走行時に過電圧が発生した場合に、上述した診断処理を実施することで故障部品（故障内容）を特定するとともに、特定された故障部品（故障内容）に適した退避走行を実現することができる。

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。

１電源システム、２駆動力発生部、１０蓄電装置、１１ＳＭＲ、１２コンバータ、１３昇圧ＩＰＭ、２４電流センサ、２５，２６電圧センサ、３０−１第１インバータ、３０−２第２インバータ、３４動力分割装置、３６エンジン、３８駆動輪、１００，１００Ａ，１００Ｂ制御装置、１１０診断処理部、１１０Ａ第１診断処理部、１１１，１１１Ａ信号出力部、１１２，１２２診断部、１１３記憶部、１２０第２診断処理部、１２１制御部、１３０選択部、Ｃ１，Ｃ２コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２ダイオード、Ｌ１リアクトル、ＭＮＬ主負極線、ＭＰＬ主正極線、ＮＬ１負極線、ＰＬ１正極線、Ｑ２，Ｑ２スイッチング素子、Ｒ制限抵抗、Ｒ１〜Ｒ３リレー。

Claims

電源と、電気負荷と、スイッチング回路およびリアクトルを有し前記電源の電圧を昇圧して前記電気負荷に出力するコンバータとを備えた車両の制御装置であって、
前記コンバータの出力電圧を上昇させるための信号を所定周期で前記スイッチング回路に出力する出力部と、
前記スイッチング回路に出力される前記信号の数の増加に応じて前記出力電圧が所定範囲内で上昇しているか否かを監視し、前記出力電圧が前記所定範囲内で上昇している場合は前記コンバータが正常であると診断し、前記出力電圧が前記所定範囲内で上昇していない場合は前記コンバータが異常であると診断するコンバータ診断部とを含み、
前記コンバータ診断部は、前記コンバータが異常であると診断した場合、前記信号の数が増加しても前記出力電圧が上昇していないときは前記スイッチング回路が故障していると診断し、前記信号の数が増加することに応じて前記出力電圧が前記所定範囲外で上昇しているときは前記リアクトルが故障していると診断する、車両の制御装置。
前記スイッチング回路は、第１スイッチング素子を有し、
前記出力部が出力する前記信号は、前記第１スイッチング素子を前記所定周期よりも短い第１期間だけオンさせるためのパルス状の信号であり、
前記所定周期に対する前記第１期間の割合は固定される、請求項１に記載の車両の制御装置。
前記制御装置は、前記コンバータ診断部による診断結果に応じて前記車両の走行態様を選択する選択部をさらに備える、請求項１に記載の車両の制御装置。
前記電気負荷は、前記車両の駆動力を発生する駆動装置であり、
前記車両は、前記出力電圧を前記駆動装置に供給するための正極線および負極線をさらに備え、
前記リアクトルの一端は、前記電源の正極に接続され、
前記スイッチング回路は、
前記リアクトルの他端と前記正極線との間に設けられた第１スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子に並列に接続され、前記リアクトルから前記正極線へ向かう方向を順方向とする第１ダイオードと、
前記リアクトルの他端と前記電源の負極との間に設けられた第２スイッチング素子と、
前記第２スイッチング素子に並列に接続され、前記電源の負極から前記リアクトルへ向かう方向を順方向とする第２ダイオードとを有し、
前記選択部は、前記スイッチング回路が故障していると診断された場合、前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子の双方をオフした状態で前記車両を走行させる第１退避走行を選択し、前記リアクトルが故障していると診断された場合、前記第１スイッチング素子を常時オンした状態で前記車両を走行させる第２退避走行を選択する、請求項３に記載の車両の制御装置。
前記車両は、
前記電源と前記コンバータとの間に設けられたリレーと、
前記出力電圧を前記電気負荷に供給するための正極線および負極線の間に設けられたコンデンサとをさらに備え、
前記制御装置は、前記リレーをオフした状態で前記出力電圧を監視し、前記出力電圧が判定値よりも低下する場合は前記コンデンサの容量が低下していると診断するコンデンサ診断部をさらに備え、
前記出力部は、前記コンデンサ診断部が前記コンデンサの容量が低下していると診断しない場合に、前記リレーをオンした状態で前記信号を前記スイッチング回路に出力する、請求項１に記載の車両の制御装置。
電源と、電気負荷と、スイッチング回路およびリアクトルを有し前記電源の電圧を昇圧して前記電気負荷に出力するコンバータとを備えた車両の制御装置が行なう制御方法であって、
前記コンバータの出力電圧を上昇させるための信号を所定周期で前記スイッチング回路に出力するステップと、
前記スイッチング回路に出力される前記信号の数の増加に応じて前記出力電圧が所定範囲内で上昇しているか否かを監視し、前記出力電圧が前記所定範囲内で上昇している場合は前記コンバータが正常であると診断し、前記出力電圧が前記所定範囲内で上昇していない場合は前記コンバータが異常であると診断するステップとを含み、
前記診断するステップは、前記コンバータが異常であると診断した場合、前記信号の数が増加しても前記出力電圧が上昇していないときは前記スイッチング回路が故障していると診断し、前記信号の数が増加することに応じて前記出力電圧が前記所定範囲外で上昇しているときは前記リアクトルが故障していると診断するステップを含む、車両の制御方法。