JP5556902B2 - 電源システムおよびそれを搭載する車両、ならびに蓄電装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電源システムおよびそれを搭載する車両、ならびに蓄電装置の制御方法に関し、より特定的には、蓄電装置に含まれる電流遮断装置（Current Interrupt Device：ＣＩＤ）の作動を検出するための技術に関する。

近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。この車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。

このような蓄電装置は、一般的に、複数のバッテリセルを直列または並列に積層することによって、所望の電圧を出力するように構成される。これらのバッテリセルにおいて、断線や短絡などの異常が発生した場合には、蓄電装置の機能が正常に発揮されない場合が生じ得る。そのため、バッテリセルの異常を検出することが必要とされる。

特開２００９−２２７０７８号公報（特許文献１）は、バッテリからの電圧を昇圧コンバータで昇圧してインバータに供給するとともに、バッテリの電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで降圧して補機に供給する動力システムにおいて、昇圧コンバータのバッテリ側の電圧を検出する第１の電圧センサからの電圧値と、ＤＣ／ＤＣコンバータのバッテリ側の電圧を検出する第２の電圧センサからの電圧値とに基づいて、第１の電圧センサの異常およびバッテリの過電圧異常を判別する技術が開示される。

特開２００９−２２７０７８号公報 特開２０１０−０１５８３１号公報 特開２００９−１８９１５２号公報

蓄電装置には、各バッテリセルに電流遮断装置（以下、ＣＩＤ「Current Interrupt Device」とも称する。）を備えるものが存在する。このＣＩＤは、バッテリセルに異常が発生してバッテリセルの内圧が規定値を超えた場合に、その内圧によって作動して、蓄電装置の通電経路をハード的に遮断する構成を一般的に有する。そのため、ＣＩＤが作動することによって蓄電装置の過電圧が防止される。

しかしながら、ＣＩＤが作動したか否かが直接的に検出できない場合があり、たとえば、ハイブリッド車両などにおいてＣＩＤが作動したまま車両の走行を継続させると、ＣＩＤに大きな電圧が印加されてバッテリセル内部でのスパークの発生などの原因となり、二次的な故障を誘発するおそれがある。したがって、ＣＩＤが動作したことを速やかに検出することが必要となる。

特開２００９−２２７０７８号公報（特許文献１）および上記の他の特許文献においては、このＣＩＤに関しては記載されておらず、ＣＩＤの作動検出手法についても、何も示されていない。

本発明は、このような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、ＣＩＤを含む蓄電装置を備えた電源システムにおいて、ＣＩＤの作動を精度よく検出することである。

本発明による電源システムは、負荷装置に電気的に接続される蓄電装置と、蓄電装置を制御するための制御装置とを備え、負荷装置に駆動電力を供給する。蓄電装置は、蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して、蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を含む。制御装置は、負荷装置に印加される電圧および蓄電装置に入出力される電流に基づいて、遮断装置の作動の有無を判定する。

好ましくは、制御装置は、予め定められた期間の間における、サンプリング周期ごとの、電圧の変化量の大きさを積算した電圧変化長と電流の変化量の大きさを積算した電流変化長とを演算するとともに、電圧変化長および電流変化長に基づいて、遮断装置の作動の有無を判定する。

好ましくは、制御装置は、電流の絶対値が予め定められた基準値よりも小さい場合に、電圧変化長が第１のしきい値より大きく、かつ、電流変化長が第２のしきい値よりも小さいときに、遮断装置が作動したと判定する。

好ましくは、蓄電装置と負荷装置とを結ぶ経路に、蓄電装置と負荷装置との間の導通および非導通を切換えるための切換装置が設けられる。制御装置は、遮断装置が作動したと判定した場合は、切換装置を非導通に切換える。

好ましくは、制御装置は、電流の絶対値が基準値よりも大きい場合は、電圧変化長および電流変化長を初期値に設定する。

好ましくは、蓄電装置と負荷装置とを結ぶ経路に、蓄電装置と負荷装置との間の導通および非導通を切換えるための切換装置が設けられる。制御装置は、切換装置が導通に設定されている場合は遮断装置の作動の有無を判定し、切換装置が非導通に設定されたことに応じて、電圧変化長および電流変化長を初期値に設定する。

好ましくは、負荷装置の入力端子間には、蓄電装置と並列に接続されたコンデンサが設けられる。

本発明による車両は、蓄電装置と、蓄電装置からの電力を用いて車両の駆動力を発生するように構成された駆動装置を含む負荷装置と、蓄電装置を制御するための制御装置とを備える。蓄電装置は、蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して、蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を含む。制御装置は、負荷装置に印加される電圧および蓄電装置に入出力される電流に基づいて、遮断装置の作動の有無を判定する。

本発明による蓄電装置の制御方法は、負荷装置に駆動電力を供給するための蓄電装置についての制御方法であって、蓄電装置は、蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して、蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を含む。制御方法は、負荷装置に印加される電圧を検出するステップと、蓄電装置に入出力される電流を検出するステップと、電圧および電流に基づいて、遮断装置の作動の有無を判定するステップとを備える。

本発明よれば、ＣＩＤを含む蓄電装置を備えた電源システムにおいて、ＣＩＤの作動を精度よく検出することができる。

本発明の実施の形態に従う電源システムを搭載する、車両の全体ブロック図である。 蓄電装置の詳細な構成を示す図である。 本実施の形態における、ＣＩＤの作動検出制御の概要を説明するための図である。 電流変化長を説明するための図である。 電圧変化長および電流変化長と、車両状態との関係を説明するための図である。 本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるＣＩＤの作動検出制御を説明するための機能ブロック図である。 本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるＣＩＤの作動検出制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。

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。

図１を参照して、車両１００は、電源システム１０５と、システムメインリレー（System Main Relay：ＳＭＲ）１１５と、負荷装置１８０とを備える。

電源システム１０５は、蓄電装置１１０と、電圧センサ１１１と、電流センサ１１２と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを含む。

負荷装置１８０は、駆動装置であるＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０，１３５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、内燃機関であるエンジン１６０と、補機装置１７０とを含む。ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２，１２３と、電圧センサ１２４，１２５と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。

蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０、１３５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

電圧センサ１１１は、蓄電装置１１０の電圧ＶＢを検出し、その検出結果をＥＣＵ３００へ出力する。電流センサ１１２は、蓄電装置に入出力される電流ＩＢを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

ＳＭＲ１１５に含まれるリレーは、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０とを結ぶ電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。

コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。

インバータ１２２，１２３は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１に並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２にそれぞれ基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０，１３５をそれぞれ駆動する。

コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。

電圧センサ１２４および１２５は、それぞれコンデンサＣ１およびＣ２の両端にかかる電圧ＶＬおよびＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

モータジェネレータ１３０，１３５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０，１３５は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ１３０，１３５は動力伝達ギヤ１４０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１３０，１３５は、エンジン１６０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータ１３５を専ら駆動輪１５０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。

なお、図１においては、モータジェネレータが２つ設けられる構成が例として示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。また、エンジン１６０は必須の構成ではなく、エンジン１６０を含まない、電気自動車や燃料電池車であってもよい。さらに、蓄電装置１１０に接続される負荷は上記のような車両には限られず、蓄電装置１１０から出力される電力で駆動される電気機器であれば、本実施の形態が適用可能である。

負荷装置１８０は、低電圧系（補機系）の構成として補機装置１７０を含む。補機装置１７０は、たとえば、いずれも図示しないが、ＤＣ／ＤＣコンバータ、オーディオ、ナビゲーションシステムなどの補機負荷、補機バッテリ、および空調機などを含む。

ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、蓄電装置１１０および車両１００の各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に備えられる電圧センサ１１１，電流センサ１１２からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を演算する。

なお、蓄電装置１１０は、図２で後述するように、複数のバッテリセルを直列に接続することによって所望の電圧が出力されるように構成されるが、電圧センサ１１１によって検出される電圧ＶＢは、蓄電装置１１０の両端の電圧ではなく、一般的に、個々のバッテリセルの電圧の和に基づいて算出される。そのため、ＣＩＤが作動しても電圧ＶＢの出力は必ずしもゼロとならない。

ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ１２０、ＳＭＲ１１５などを制御するための制御信号を生成して出力する。なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。

図２は、蓄電装置１１０の詳細な構成を示す図である。図２を参照して、蓄電装置１１０は、直列に接続された複数のバッテリセルＣＬ１〜ＣＬｎ（以下、総称してＣＬとも称する。）を含んで構成され、バッテリセルＣＬの個数により所望の出力電圧が得られる。この各バッテリセルＣＬには、電流遮断装置ＣＩＤが設けられる。

ＣＩＤは、バッテリセルＣＬの電解液から発生するガスによって、バッテリセルＣＬの内圧が規定値を上回った場合に、その内圧によって作動して、当該バッテリセルを他のバッテリセルから物理的に遮断する。したがって、バッテリセルＣＬのいずれかのＣＩＤが作動すると、蓄電装置１１０に電流が流れなくなる。

ＣＩＤが作動して電流が遮断されると、ＣＩＤが作動したバッテリセル以外のバッテリセルの合計電圧と、負荷装置１８０への入力電圧ＶＬとの差電圧が、作動したＣＩＤに印加されることが知られている。したがって、ＳＭＲ１１５が導通した状態において、たとえばＰＣＵ１２０や補機装置１７０による電力消費によりコンデンサＣ１の電荷が減少して電圧ＶＬが低下すると、それに伴って作動したＣＩＤに印加される電圧が増加する。ＣＩＤによって遮断された部分の間隙は小さいため、ＣＩＤに印加される電圧が所定の耐電圧を上回ると、たとえば、上記の間隙においてスパークが発生するなどして、二次的な故障が誘発されるおそれがある。したがって、ＣＩＤの作動を速やかに検出することが必要となる。しかしながら、一般的に、バッテリセルＣＬにおいては、ＣＩＤが作動したことを出力するための手段を有しない場合がある。

また、ＣＩＤが作動すると、電圧ＶＬが変動することが実験等からわかっている。これは、蓄電装置１１０と負荷装置１８０との間の充放電が途絶えるため、ＰＣＵ１２０による電力消費または発電、および補機装置１７０による電力消費などにより、コンデンサＣ１に蓄えられる電荷量が変動するためである。

たとえば、車両１００が走行中でありＰＣＵ１２０による電力消費が大きいような高負荷時においてＣＩＤが動作した場合には、ＣＩＤが動作していない場合と比較して、電圧ＶＬが急激に減少する。このため、高負荷時であれば、電圧ＶＬの増減の度合いを監視することによってＣＩＤが作動したか否かを検出することが可能である。

しかしながら、たとえば、負荷装置１８０全体の消費電力が小さい場合、またはモータジェネレータによって発電された電力と消費電力がバランスしているような場合にＣＩＤが作動したときには、コンデンサＣ１に蓄えられた電力が消費されず、電圧ＶＬの変動量が小さくなり得る。そうすると、電圧ＶＬの変動の監視のみによってはＣＩＤの作動を検出することが困難となり、ＣＩＤが作動したことの検出が遅れてしまうおそれがある。

また、車両１００が、凍結した路面上を走行する場合、または、砂や水が貯まった路面上を走行するような場合には、駆動輪１５０のスリップ、およびその後の急激なグリップが生じる可能性がある。このような場合には、急激な負荷状態の変化にトルクの制御が追従できずに、結果として電圧ＶＬが変動する。そのため、電圧ＶＬの増減の度合いのみを監視することによってＣＩＤが作動したか否かを判断すると、このようなスリップ，グリップが生じた場合に、実際にはＣＩＤが作動していないにもかかわらず、ＣＩＤの差動を誤って検出してしまう可能性がある。

このような問題に鑑み、本実施の形態においては、電圧ＶＬに加えて、蓄電装置へ入出力される電流ＩＢを考慮してＣＩＤの作動を検出する。具体的には、電流の大きさが小さい低電流状態の場合に、所定の期間における、サンプリング周期ごとの電圧ＶＬおよび電流ＩＢの大きさの変化を積算した変化長に基づいてＣＩＤの作動の有無が検出される。このようにすることによって、ＣＩＤの作動の誤検出を抑制して、精度良くＣＩＤが作動したことを検出することが可能となる。

ここで、図３を用いて、まず電圧変化長ＶＬｉｎｔおよび電流変化長ＩＢｉｎｔについて説明する、なお、図３では、電流変化長ＩＢｉｎｔを例として説明を行なう。

図３を参照して、蓄電装置１１０に入出力される電流ＩＢが、図３の曲線Ｗ１０のように変化した場合を考える。ＥＣＵ３００は、蓄電装置への入出力電流ＩＢを一定の周期でサンプリングする。各サンプリングにおける電流値が曲線Ｗ１０上の各点で示されるものとし、たとえば、サンプリング開始からの時刻ｔ＝ｉ−１，ｉの場合の電流値を、それぞれＩＢ（ｉ−１）およびＩＢ（ｉ）とする。

そうすると、時刻ｔ＝ｉ−１から時刻ｔ＝ｉまでの電流変化量ΔＩＢ（ｉ）は、以下の式（１）のように表わされる。

ΔＩＢ（ｉ）＝｜ＩＢ（ｉ）−ＩＢ（ｉ−１）｜ … （１）
このとき、予め定められた期間Ｔ０におけるサンプリング回数をｋとすると、電流変化長ＩＢｉｎｔ（ｋ）は、式（２）のように表わされる。

ＩＢｉｎｔ（ｋ）＝Σ｜ＩＢ（ｉ）−ＩＢ（ｉ−１）｜ … （２）
（ｉ＝１，ｋ）
すなわち、電流変化長ＩＢｉｎｔは、所定の期間Ｔ０において、電流ＩＢがどれだけ振動的に変化したかを表わす指標となり得る。したがって、たとえば、期間Ｔ０の間における電流ＩＢの平均値が同じであったとしても、その間に振動的に電流が変化しているほうが、電流変化長ＩＢｉｎｔの値は大きくなる。

次に、電圧変化長ＶＬｉｎｔおよび電流変化長ＩＢｉｎｔを用いてＣＩＤの動作を判定する手法を、図４を用いて説明する。図４においては、横軸に電流変化長ＩＢｉｎｔが示され、縦軸に電圧変化長ＶＬｉｎｔが示される。

図４を参照して、図４のグラフは、電圧変化長ＶＬｉｎｔについてのしきい値αおよび電流変化長ＩＢｉｎｔについてのしきい値βを用いて、大きく３つの領域（領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ）に区分される。

領域Ｉは、電圧変化長ＶＬｉｎｔがしきい値αよりも大きく（ＶＬｉｎｔ＞α）、かつ、電流変化長ＩＢｉｎｔがしきい値βよりも小さい（ＩＢｉｎｔ＜β）領域であり、この領域ＩはＣＩＤが動作した場合の状態を表わす。

蓄電装置１１０のＣＩＤが動作した場合には、蓄電装置１１０への電流ＩＢの入出力が行なわれなくなる。そのため、電流ＩＢの変動がないので、電流変化長ＩＢｉｎｔは低い値を示すことになる。一方、電圧ＶＬについては、負荷装置１８０による消費電力および発電電力が変動した場合に、不足あるいは余剰となる電力を蓄電装置１１０へ入出力することができないため、負荷変動に伴って大きく変動する。これにより、電圧変化長ＶＬｉｎｔが大きくなる。

したがって、ＶＬｉｎｔ＞αかつＩＢｉｎｔ＜βとなる領域Ｉは、ＣＩＤが動作したことを意味する領域である。

領域ＩＩは、電圧変化長ＶＬｉｎｔがしきい値αよりも小さく（ＶＬｉｎｔ＜α）、かつ、電流変化長ＩＢｉｎｔがしきい値βよりも小さい（ＩＢｉｎｔ＜β）領域である。この領域においては、領域Ｉの場合と同様に、蓄電装置１１０の入出力電流ＩＢ自体が少ないことによって、電流ＩＢの変動が少なくなっている可能請求項がある。しかしながら、負荷変動に対して電圧ＶＬが安定的に制御されているので、ＣＩＤが動作している可能性は低いと判定できる。

領域ＩＩＩは、電流変化長ＩＢｉｎｔがしきい値βよりも大きい（ＩＢｉｎｔ＞β）領域である。この領域では、電流ＩＢの変動が大きいことを示しているので、蓄電装置１１０の充放電が行なわれている、すなわち、ＣＩＤが動作していない状態であると判定できる。なお、車両１００の駆動輪１５０がスリップ，グリップを繰り返すような場合は、図５で後述するように、電圧変化長ＶＬｉｎｔおよび電流変化長ＩＢｉｎｔの両方が大きくなるので、この領域ＩＩＩに対応することになる。

図５は、本実施の形態におけるＣＩＤの作動検出制御を説明するための図である。図３においては、横軸には時間が示され、縦軸には電圧ＶＬ、電流ＩＢ、電圧変化長ＶＬｉｎｔ、および電流変化長ＩＢｉｎｔが示される。

図５を参照して、時刻ｔ０までは、ＣＩＤの作動のない正常な状態で、かつ比較的トルク、すなわち電流ＩＢの大きさが大きい状態（｜ＩＢ｜＞Ｉｔｈ）である。このように電流ＩＢの大きさが大きい場合には、蓄電装置１１０において適切に電力供給または充電が行なわれており、ＣＩＤが作動している可能性は低いと判断できるので、ＥＣＵ３００は電圧変化長ＶＬｉｎｔおよび電流変化長ＩＢｉｎｔの演算を行なわない。

時刻ｔ１からｔ２までの期間は、ＣＩＤの作動はなく、入出力電流ＩＢの大きさが小さい低トルク状態（｜ＩＢ｜＜Ｉｔｈ）である。このときは、ＥＣＵ３００は、電流ＩＢの大きさが小さいことに基づいて、電圧変化長ＶＬｉｎｔおよび電流変化長ＩＢｉｎｔの演算を実行する。しかしながら、この時刻ｔ１からｔ２までの期間においては、電圧ＶＬおよび電流ＩＢの振動的な変化はなく安定している。そのため、電圧変化長ＶＬｉｎｔおよび電流変化長ＩＢｉｎｔはいずれも小さい。

ＥＣＵ３００は、所定期間Ｔ０経過ごと（時刻ｔ１ａ，ｔ１ｂ）における電流変化長ＩＢｉｎｔが、異常判定を禁止するためのしきい値βよりも小さい（ＩＢｉｎｔ＜β）ことに基づいて、時刻ｔ１ａ，ｔ１ｂにおいて、電圧変化長ＶＬｉｎｔをチェックする。しかし、この期間においてはＣＩＤが正常であり電圧ＶＬが安定しているので、電圧変化長ＶＬｉｎｔは、ＣＩＤの作動を示すしきい値αには到達していない。このため、ＥＣＵ３００は、時刻ｔ１からｔ２の間においては、ＣＩＤが作動していないと判定する。

時刻ｔ２からｔ３までの期間は、時刻ｔ１までの期間と同様に、電流ＩＢの絶対値が基準電流Ｉｔｈよりも大きくなるので、電圧変化長ＶＬｉｎｔおよび電流変化長ＩＢｉｎｔの演算は行なわれない。

時刻ｔ３からｔ４までの期間は、車両１００がスリップ，グリップを繰り返している状態である。この状態においては、スリップおよびグリップの発生に伴って、電流ＩＢは低電流状態で振動的に変動する。また、ＥＣＵ３００によるコンバータ１２１およびインバータ１２２，１２３の制御が、スリップ，グリップによるトルク変動に追従できないために、電圧ＶＬについても振動的に変化する。

この期間においては、電流ＩＢの絶対値が基準電流より小さい（｜ＩＢ｜＜Ｉｔｈ）ので、ＥＣＵ３００による電圧変化長ＶＬｉｎｔおよび電流変化長ＩＢｉｎｔの演算が実行される。そして、ＥＣＵ３００は、所定期間Ｔ０経過ごとの判定タイミング（時刻ｔ３ａ，ｔ３ｂ）に、電流変化長ＩＢｉｎｔをチェックする。

しかしながら、上述のようなスリップ，グリップによるトルク変動のために、電流変化長ＩＢｉｎｔが大きくなり、判定タイミングである時刻ｔ３ａ，ｔ３ｂにおいては、電流変化長ＩＢｉｎｔが異常判定を禁止するためのしきい値βよりも大きくなる。そのため、時刻ｔ３ａ，ｔ３ｂにおいては、電圧変化長ＶＬｉｎｔがＣＩＤの作動を示すしきい値αのレベルに到達していても、ＣＩＤが動作したとは判定されない。

時刻ｔ４からｔ５の期間は、再び電流ＩＢの絶対値が基準電流Ｉｔｈよりも大きくなるので、電圧変化長ＶＬｉｎｔおよび電流変化長ＩＢｉｎｔの演算は行なわれない。

そして、時刻ｔ５において、ＣＩＤが作動したと仮定する。そうすると、蓄電装置１１０の充放電ができなくなるため、電流ＩＢが流れなくなりゼロに到達する。これによって、ＥＣＵ３００は、電圧変化長ＶＬｉｎｔおよび電流変化長ＩＢｉｎｔの演算を開始する。このとき、電流ＩＢは流れないために、電流変化長ＩＢｉｎｔはしきい値βよりも小さくなる。

一方、蓄電装置１１０による充放電が行なわれないので、負荷装置１８０の消費電力および発電電力の変動に伴って電圧ＶＬは振動的に変動する。そうすると、所定期間Ｔ０経過後の判定タイミング（時刻ｔ６）において、電圧変化長ＶＬｉｎｔがＣＩＤの作動を示すしきい値αのレベルに到達し得る。これにより、ＶＬｉｎｔ＞αかつＩＢｉｎｔ＜βとなるので、ＥＣＵ３００は、ＣＩＤが作動したと判断し、蓄電装置１１０を保護するためにＳＭＲ１１５を非導通状態に切換える。

このように、電圧変化長ＶＬｉｎｔおよび電流変化長ＩＢｉｎｔを用いることによって、ＣＩＤの動作を適切に判断することが可能となる。

図６は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるＣＩＤの作動検出制御を説明するための機能ブロック図である。図６の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。

図１および図６を参照して、ＥＣＵ３００は、電流検出部３１０と、電圧検出部３２０と、積算部３３０と、判定部３４０と、リレー制御部３５０とを含む。

電流検出部３１０は、電流センサ１１２から、蓄電装置１１０に入出力される電流ＩＢを受ける。電流検出部３１０は、この電流ＩＢに基づいて後述する積算部３３０における積算値を初期値に戻すためのリセット信号ＲＳＴを生成する。具体的には、電流検出部３１０は、電流ＩＢの絶対値が予め定められた基準電流以上となった場合に、積算値を初期値に戻すように、リセット信号ＲＳＴをオンに設定する。

また、電流検出部３１０は、前回のサンプリング周期で検出した電流値からの電流ＩＢの変化量ΔＩＢを演算する。そして、電流検出部３１０は、リセット信号ＲＳＴおよび電流の変化量ΔＩＢを、積算部３３０へ出力する。

電圧検出部３２０は、電圧センサ１２４から、負荷装置１８０に印加される電圧ＶＬを受ける。電圧検出部３２０は、前回のサンプリング周期で検出した電圧値からの電圧ＶＬの変化量ΔＶＬを演算する。そして、電圧検出部３２０は、演算した電圧値の変化量ΔＶＬを積算部３３０へ出力する。

積算部３３０は、電流検出部３１０からのリセット信号ＲＳＴおよび電流の変化量ΔＩＢと、電圧検出部３２０からの電圧値の変化量ΔＶＬとを受ける。また、積算部３３０は、ＳＭＲ１１５を駆動するための制御信号ＳＥ１を受ける。

積算部３３０は、制御信号ＳＥ１によりＳＭＲが導通状態であり、かつ、電流検出部３１０からのリセット信号ＲＳＴがオフに設定されている場合は、サンプリング周期ごとに電圧ＶＬおよび電流ＩＢの変化量ΔＶＬ，ΔＩＢを積算して、電圧変化長ＶＬｉｎｔおよび電流変化長ＩＢｉｎｔを演算する。また、積算部３３０は、積算を実行している時間（モニタ時間）を表わすカウンタＣＮＴについても積算する。

そして、積算部３３０は、演算した電圧変化長ＶＬｉｎｔ、電流変化長ＩＢｉｎｔおよびカウンタＣＮＴを判定部３４０へ出力する。

なお、積算部３３０は、電流検出部３１０からのリセット信号ＲＳＴがオンに設定されている場合、あるいは、ＳＭＲ１１５が非導通にされている場合には、上記の積算値を初期値（たとえば、ゼロ）に戻す。

判定部３４０は、積算部３３０から、電圧変化長ＶＬｉｎｔ、電流変化長ＩＢｉｎｔおよびカウンタＣＮＴの情報を受ける。判定部３４０は、まず、カウンタＣＮＴによって表わされる時間が予め定められた基準時間に到達したか否かを判定する。そして、基準時間が経過した場合には、基準時間に到達した時点における電圧変化長ＶＬｉｎｔおよび電流変化長ＩＢｉｎｔの値に基づいて、ＣＩＤが動作したか否かを判定する。そして、その判定結果である判定フラグＦＬＧをリレー制御部３５０へ出力する。判定フラグＦＬＧは、たとえば、ＣＩＤが作動したと判定された場合にオンに設定され、ＣＩＤが作動していないと判定された場合にはオフに設定される。

リレー制御部３５０は、判定部３４０からの判定フラグＦＬＧを受ける。リレー制御部３５０は、判定フラグＦＬＧがオンに設定されている場合、すなわち、ＣＩＤが動作したと判定された場合は、蓄電装置１１０などの機器を保護するために、ＳＭＲ１１５を非導通にするような制御信号ＳＥ１を設定する。

図７は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるＣＩＤの作動検出制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図７に示されるフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。

図１および図７を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下ステップをＳと略す。）１００にて、ＳＭＲ１１５が接続されて導通状態であるか否かを判定する。

ＳＭＲ１１５が非導通の場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、処理がＳ１７０に進められ、ＥＣＵ３００は、図６の積算部３３０における、カウンタＣＮＴ、電圧変化長ＶＬｉｎｔおよび電流変化長ＩＢｉｎｔを初期値であるゼロに戻す。そして、処理がメインルーチンに戻される。

ＳＭＲ１１５が導通の場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められる。ＥＣＵ３００は、Ｓ１１０にて、電流ＩＢの絶対値が基準電流Ｉｔｈよりも小さいか否か、すなわち低電流状態であるか否かを判定する。

電流ＩＢの絶対値が基準電流Ｉｔｈ以上の場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１７０に進め、各積算値を初期値に戻し、その後メインルーチンに処理を戻す。

電流ＩＢの絶対値が基準電流Ｉｔｈより小さい場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１２０に進められ、カウンタＣＮＴ、電圧変化長ＶＬｉｎｔおよび電流変化長ＩＢｉｎｔの加算処理を実行する。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１３０にて、カウンタＣＮＴが、モニタ時間（基準時間）が経過したことを示すカウント値に到達したか否かを判定する。

カウンタＣＮＴが基準時間を示すカウント値に到達していない場合（Ｓ１３０にてＮＯ）は、処理がメインルーチンに戻され、Ｓ１００およびＳ１１０の条件が引き続き継続している場合には、Ｓ１２０での積算処理が継続される。

カウンタＣＮＴが基準時間を示すカウント値に到達した場合（Ｓ１３０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１４０に進められ、ＥＣＵ３００は、電圧変化長ＶＬｉｎｔがしきい値α以上であり、かつ電流変化長ＩＢｉｎｔがしきい値βより小さいか否かを判定する。

電圧変化長ＶＬｉｎｔがしきい値α以上であり、かつ電流変化長ＩＢｉｎｔがしきい値βより小さい場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１５０に進められ、ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０のＣＩＤが作動したと判定する。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１６０にてＳＭＲ１１５を開放状態、すなわち非導通とする。

一方、電圧変化長ＶＬｉｎｔがしきい値αより小さい、あるいは、電流変化長ＩＢｉｎｔがしきい値β以上である場合（Ｓ１４０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、ＣＩＤが動作していないと判定して、処理をＳ１７０に進める。そして、ＥＣＵ３００は、各積算値を初期値に戻してメインルーチンの処理を戻す。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、車両走行中にスリップやグリップが生じたときのような急激な走行状態の変化に伴って発生する電圧ＶＬの変動の場合に、誤ってＣＩＤが動作したと判定することが抑制される。

なお、ＣＩＤの誤判定を抑制するために、本実施の形態のようなＣＩＤの作動判定に電圧および電流の変化長を用いずに、図７のＳ１１０電流ＩＢのしきい値Ｉｔｈを小さく設定することも１つの手法として考えられる。しかし、そのような場合には、ＣＩＤの作動判定自体が実行され難くなり、かえってシステムの検出能力が低下してしまう可能性がある。そのため、本実施の形態のように、ＣＩＤの作動判定に電圧および電流の変化長を用いることで、システムの検出能力の低下を抑制しつつ、ＣＩＤを精度よく検出することが可能となる。

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、請求の範囲によって示され、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。

１００ 車両、１０５ 電源システム、１１０ 蓄電装置、１１１，１２４，１２５ 電圧センサ、１１２ 電流センサ、１１５ ＳＭＲ、１２０ ＰＣＵ、１２１ コンバータ、１２２、１２３ インバータ、１３０，１３５ モータジェネレータ、１４０ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１６０ エンジン、１７０ 補機装置、１８０ 負荷装置、３００ ＥＣＵ、３１０ 電流検出部、３２０ 電圧検出部、３３０ 積算部、３４０ 判定部、３５０ リレー制御部、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＣＩＤ 電流遮断装置、ＣＬ１〜ＣＬｎ バッテリセル、ＮＬ１ 接地線、ＰＬ１，ＰＬ２ 電力線。

Claims (8)

1. 負荷装置に駆動電力を供給するための電源システムであって、
   前記負荷装置に電気的に接続される蓄電装置と、
   前記蓄電装置を制御するための制御装置とを備え、
   前記蓄電装置は、前記蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して、前記蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を含み、
   前記制御装置は、予め定められた期間の間における、サンプリング周期ごとの、前記負荷装置に印加される電圧の変化量の大きさを積算した電圧変化長と前記蓄電装置に入出力される電流の変化量の大きさを積算した電流変化長とを演算するとともに、前記電圧変化長および前記電流変化長に基づいて、前記遮断装置の作動の有無を判定する、電源システム。
2. 前記制御装置は、前記電流の絶対値が予め定められた基準値よりも小さい場合に、前記電圧変化長が第１のしきい値より大きく、かつ、前記電流変化長が第２のしきい値よりも小さいときに、前記遮断装置が作動したと判定する、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記蓄電装置と前記負荷装置とを結ぶ経路に、前記蓄電装置と前記負荷装置との間の導通および非導通を切換えるための切換装置が設けられ、
   前記制御装置は、前記遮断装置が作動したと判定した場合は、前記切換装置を非導通に切換える、請求項２に記載の電源システム。
4. 前記制御装置は、前記電流の絶対値が前記基準値よりも大きい場合は、前記電圧変化長および前記電流変化長を初期値に設定する、請求項２に記載の電源システム。
5. 前記蓄電装置と前記負荷装置とを結ぶ経路に、前記蓄電装置と前記負荷装置との間の導通および非導通を切換えるための切換装置が設けられ、
   前記制御装置は、前記切換装置が導通に設定されている場合は前記遮断装置の作動の有無を判定し、前記切換装置が非導通に設定されたことに応じて、前記電圧変化長および前記電流変化長を初期値に設定する、請求項２に記載の電源システム。
6. 前記負荷装置の入力端子間には、前記蓄電装置と並列に接続されたコンデンサが設けられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源システム。
7. 車両であって、
   蓄電装置と、
   前記蓄電装置からの電力を用いて前記車両の駆動力を発生するように構成された駆動装置を含む負荷装置と、
   前記蓄電装置を制御するための制御装置とを備え、
   前記蓄電装置は、前記蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して、前記蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を含み、
   前記制御装置は、予め定められた期間の間における、サンプリング周期ごとの、前記負荷装置に印加される電圧の変化量の大きさを積算した電圧変化長と前記蓄電装置に入出力される電流の変化量の大きさを積算した電流変化長とを演算するとともに、前記電圧変化長および前記電流変化長に基づいて、前記遮断装置の作動の有無を判定する、車両。
8. 負荷装置に駆動電力を供給するための蓄電装置の制御方法であって、
   前記蓄電装置は、前記蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して、前記蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を含み、
   前記制御方法は、
   前記負荷装置に印加される電圧を検出するステップと、
   前記蓄電装置に入出力される電流を検出するステップと、
   予め定められた期間の間における、サンプリング周期ごとの、前記電圧の変化量の大きさを積算した電圧変化長と前記電流の変化量の大きさを積算した電流変化長とを演算するとともに、前記電圧変化長および前記電流変化長に基づいて、前記遮断装置の作動の有無を判定するステップとを備える、蓄電装置の制御方法。

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