JP6507974B2 - 電動車両の電源システム - Google Patents

Description

この発明は、電動車両の電源システムに関し、より特定的には、電動車両衝突検知時に電源システム内の平滑コンデンサの残留電荷を放電するための制御に関する。

電動車両駆動用電動機を搭載した電動車両の電源システムでは、蓄電装置からの直流電圧と、電動機の交流電圧との間での電力変換が実行される。したがって、電源システム内には、直流電圧を平滑化するためのコンデンサが配置されている。

国際公開第２０１０／１３１３４０号公報（特許文献１）には、電動車両の衝突発生時に、平滑コンデンサの残留電荷を放電するための制御が記載されている。具体的には、センサ出力に基づく車両衝突検出をトリガに、電源システム内のコンバータによる直流電圧変換を実行することによって、コンデンサの残留電荷の強制放電制御を実行することが記載される。特に、特許文献１では、コンデンサの残留電荷を、上記強制放電制御を実行する制御装置の電源電圧の生成に用いることによって、強制放電制御を確実に実行するための構成が開示されている。

国際公開第２０１０／１３１３４０号公報

通常、制御装置の電源電圧は、他の補機負荷と共通の低圧系バッテリ（補機バッテリ）から供給される。電動車両衝突発生時には、補機負荷のいずれかで衝撃により電源配線が短絡することにより、補機電源電圧が瞬間的に低下する虞がある。

一般的に、電子制御ユニット（ＥＣＵ）で構成される制御装置では、瞬間的な電源電圧低下が発生すると、リセット動作が自動的に起動されて初期化処理が実行される。このため、特許文献１の構成において、センサ出力に基づく電動車両衝突の検出処理と、制御装置（ＥＣＵ）のリセット動作とのタイミングが重なると、強制放電制御が正常に起動されないことにより、平滑コンデンサの残留電荷を確実に放電できない虞がある。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、車両衝突の発生時に、電動車両の電源システム内の平滑コンデンサの残留電荷を確実に放電することである。

この発明のある局面では、車両駆動用の電動機を搭載した電動車両の電源システムであって、第１の電力線に接続された蓄電装置と、第１の電力線に接続された第１の平滑コンデンサと、コンバータと、第２の電力線と接続された第２の平滑コンデンサと、インバータと、補機電源電圧の供給を受けて動作する制御装置とを備える。コンバータは、複数のスイッチング素子のオンオフ制御によって第２の電力線と前記第１の電力線との間で双方向の直流電圧変換を実行するように構成される。インバータは、前記第２の電力線上の直流電圧を、前記電動機を駆動するための交流電圧に変換するように構成される。前記制御装置は、前記補機電源電圧がリセット電圧より低下した後に復帰すると、リセット動作による初期化処理を実行するように構成される。さらに、制御装置は、リセット動作後において、第１および第２の平滑コンデンサの少なくとも一方の電圧が所定電圧よりも高いときに、複数のスイッチング素子のオンオフ制御によって第１および第２の平滑コンデンサでの残留電荷を消費するようにコンバータを制御する強制放電を実行する。

上記電動車両の電源システムによれば、車両衝突に伴った補機電源電圧の瞬間的な低下によって制御装置にリセット動作が生じると、コンバータを用いた強制放電によって第１および第２の平滑コンデンサの残留電荷を放電することができる。この結果、電動車両の衝突発生時に、制御装置にリセット動作による初期化処理が発生しても、電動車両の電源システム内の平滑コンデンサの残留電荷を確実に放電することができる。

好ましくは、電動車両の電源システムは、電動車両の衝突を検知するための衝突検出部をさらに備える。制御装置は、衝突検出部による衝突の検知時、または、リセット動作後において、第１および第２の平滑コンデンサの少なくとも一方の電圧が所定電圧よりも高いときに、強制放電を実行する。

このような構成とすることにより、衝突検出部による衝突検知をトリガとする強制放電と、制御装置のリセット動作をトリガとする強制放電との併用によって、車両衝突の発生時に、第１および第２の平滑コンデンサの残留電荷をより確実に放電することができる。

この発明によれば、車両衝突発生時に、電動車両の電源システム内の平滑コンデンサの残留電荷を確実に放電することができる。

本実施の形態に従う電動車両の電源システムの構成例を示すブロック図である。 車両衝突発生時におけるＥＣＵの電源電圧挙動の一例を説明する波形図である。 実施の形態１に従う残留電荷放電制御の制御処理を説明するフローチャートである。 図３に示された残留電荷放電制御の変形例を説明するフローチャートである。 実施の形態２に従う残留電荷放電制御の制御処理を説明するフローチャートである。

以下において、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一または相当部分について同一符号を付し、その説明は原則的に繰り返さないものとする。

［実施の形態１］
図１は、本実施の形態に従う電動車両の電源システムの構成例を示すブロック図である。なお、本実施の形態においては、電動車両１００としてエンジンおよびモータジェネレータを搭載したハイブリッド電動車両を例として説明するが、電動車両１００の構成はこれに限定されるものではない。

図１を参照して、電動車両１００は、蓄電装置１３０，１５０と、電力変換装置（以下、ＰＣＵ「Power Control Unit」とも称する）２００と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、衝突検出部２１０と、エンジン２２０と、動力分割機構２５０と、駆動輪２６０と、リレーＳＲ１，ＳＲ２とを備える。

蓄電装置１３０，１５０は、再放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１３０，１５０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子によって構成することができる。

蓄電装置１５０は、リレーＳＲ１，ＳＲ２を介して、電力ラインＰＬ１および接地ラインＮＬ１によってＰＣＵ２００に接続される。そして、蓄電装置１５０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための直流電力をＰＣＵ２００へ供給する。また、蓄電装置１５０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発生され、ＰＣＵ２００を介して供給される電力を蓄電する。蓄電装置１５０から供給される電力の電圧は、蓄電装置１３０から供給される電力の電圧と比べて相対的に高圧（たとえば２００Ｖ）である。蓄電装置１５０は、「蓄電装置」の一実施例に対応する。

一方、蓄電装置１３０は、補機電源ライン１３５へ、後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit）群および補機負荷５００（以下、両者を総称して「補機系」とも称する）の電源電圧を供給する。補機負荷５００は、たとえばオーディオ機器類や、空調機器、ランプルーム、ヘッドライト等を含む。図１中では、複数の機器を１個のブロック５００で包括的に記載している。各機器へ電源電圧を供給するための配線は、適宜分岐されて配置される。

蓄電装置１３０からの出力電圧は、蓄電装置１５０から供給される電力の電圧と比べて低圧（たとえば１４Ｖ）である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６０は、電力ラインＰＬ１および接地ラインＮＬ１と補機電源ライン１３５との間に接続されて、蓄電装置１５０の出力電圧を降圧する。したがって、蓄電装置１５０の電力によって、蓄電装置１３０の充電および／または補機系の電源供給が実行できる。

リレーＳＲ１，ＳＲ２は、蓄電装置１５０とＰＣＵ２００とを接続する電力ラインＰＬ１および接地ラインＮＬ１の途中に挿入される。リレーＳＲ１，ＳＲ２は、蓄電装置１５０からＰＣＵ２００へ電力の供給と遮断とを切替える。

ＰＣＵ２００は、蓄電装置１５０からの直流電圧を交流電圧に変換して、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に供給する。また、ＰＣＵ２００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発生した交流電圧を、直流電圧に変換して蓄電装置１５０を充電する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータと中性点でＹ結線された三相コイルを有するステータとを備える三相交流電動発電機で構成される。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、ＰＣＵ２００から供給される交流電圧を受けて電動車両推進のための回転駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、外部から回転力を受けて交流電力を発電するとともに、ＥＣＵ３００からの回生トルク指令によって回生制動力を電動車両１００に発生する。このように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、「車両駆動用電動機」の一例として示される。

また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、動力分割機構２５０を介してエンジン２２０にも連結される。そして、エンジン２２０の発生する駆動力とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発生する駆動力とが最適な比率となるように制御される。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれか一方を専ら電動機として機能させ、他方のモータジェネレータを専ら発電機として機能させてもよい。なお、本実施の形態１においては、モータジェネレータＭＧ１をエンジン２２０により駆動される発電機として機能させ、モータジェネレータＭＧ２を、駆動輪２６０を駆動する電動機として機能させるものとする。

動力分割機構２５０には、エンジン２２０の動力を、駆動輪２６０とモータジェネレータＭＧ１との両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。

ＰＣＵ２００は、電力変換部１１５と、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２と、電圧センサ１７０，１８０と、ＭＧ−ＥＣＵ３００とを含む。電力変換部１１５は、コンバータ１１０およびインバータ１２０を含む。また、インバータ１２０は、モータジェネレータＭＧ１を駆動するためのインバータ１２１およびモータジェネレータＭＧ２を駆動するためのインバータ１２２を含む。

コンバータ１１０は、電力ラインＰＬ１およびＨＰＬの間に接続される。コンバータ１１０は、いわゆる昇圧チョッパ回路の構成を有しており、リアクトルＬ１と、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」と称する。）Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

コンバータ１１０は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２を交互にオンオフすることによって、電力ラインＰＬ１およびＨＰＬの間で、昇圧比（ＶＨ／ＶＬ）が１．０以上である双方向の直流電力変換を実行する。この昇圧比は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のオン期間比率を示すデューティ比によって制御される。

インバータ１２１は、いわゆる三相インバータの回路構成を有し、コンバータ１１０およびモータジェネレータＭＧ１の間に接続される。インバータ１２１は、Ｕ相アーム１２３と、Ｖ相アーム１２４と、Ｗ相アーム１２５とを含む。Ｕ相アーム１２３、Ｖ相アーム１２４およびＷ相アーム１２５は、電力ラインＨＰＬおよび接地ラインＮＬ１の間に並列に接続される。Ｕ相アーム１２３は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を含む。Ｖ相アーム１２４は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を含む。Ｗ相アーム１２５は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８を含む。各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ１のステータコア（図示せず）に巻回されたＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイルの一方端にそれぞれ接続されている。Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイルの他方端は、中性点で相互接続されている。

インバータ１２１は、コンバータ１１０から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン２２０を始動させるためにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１２１は、エンジン２２０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ＭＧ１で発電された回生電力をコンバータ１１０に出力する。このときコンバータ１１０は、ＡＣ／ＤＣ変換器として動作するようにＭＧ−ＥＣＵ３００によって制御される。インバータ１２１は、ＭＧ−ＥＣＵ３００から出力される制御信号ＰＷＩ１に従ってスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のゲート信号をオンまたはオフさせることによって、コンバータ１１０から供給される直流電圧を所望の交流電圧に変換することができる。

インバータ１２２は、コンバータ１１０およびモータジェネレータＭＧ２の間に接続される。インバータ１２２の回路構成は、インバータ１２１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。インバータ１２２は、ＭＧ−ＥＣＵ３００から出力される制御信号ＰＷＩ２に従って制御される。

インバータ１２２は駆動輪２６０を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して、コンバータ１１０からの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１２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された回生電力をＡＣ／ＤＣ変換してコンバータ１１０に出力する。

図１の構成例において、インバータ１２１および１２２は、電力ラインＨＰＬ上の直流電圧を、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換することができる。すなわち、電力ラインＰＬ１は「第１の電力線」に対応し、電力ラインＨＰＬは「第２の電力線」に対応する。

平滑コンデンサＣ１は、コンバータ１１０の低圧側（すなわち、蓄電装置１５０側）の電力ラインＰＬ１と接地ラインＮＬ１間に接続されて、直流電圧の交流成分を除去する。これにより、電力ラインＰＬ１上の直流電圧から、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング時のリプル電圧を吸収することができる。

同様に、平滑コンデンサＣ２は、コンバータ１１０の高圧側（すなわち、インバータ１２０側）の電力ラインＨＰＬと接地ラインＮＬ１間に接続されて、直流電圧の交流成分を除去する。これにより、コンバータ１１０およびインバータ１２０でスイッチング時に発生するリプル電圧を吸収することができる。このように、平滑コンデンサＣ１は「第１の平滑コンデンサ」に対応し、平滑コンデンサＣ２は「第２のコンデンサ」に対応する。

電圧センサ１７０は、平滑コンデンサＣ１の両端間の直流電圧ＶＬを検出し、その検出した電圧ＶＬをＭＧ−ＥＣＵ３００へ出力する。また、電圧センサ１８０は、平滑コンデンサＣ２の両端間の直流電圧ＶＨ、すなわち、コンバータ１１０の出力電圧（インバータ１２０の入力電圧に相当する。）を検出し、その検出した電圧ＶＬをＭＧ−ＥＣＵ３００へ出力する。

ＨＶ−ＥＣＵ４００は、各種センサの出力に基づいて、電動車両１００をドライバ操作に従って走行するように、車載各機器の動作を制御する。図１には、車両制御機能のうち、本実施の形態に関連するものが代表的に示される。たとえば、ＨＶ−ＥＣＵ４００には、イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチングイット）４１０の操作信号、アクセルペダル４２０の開度（アクセル開度Ａｃｃ）およびブレーキペダル４３０の操作量（ブレーキ操作量ＢＲＫ）、および、車速センサ４４０よって検出される車速Ｖｓが入力される。そして、ＨＶ−ＥＣＵ４００は、車速Ｖｓおよびアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキ操作量ＢＲＫに基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２を出力する。

また、ＨＶ−ＥＣＵ４００は、イグニッションスイッチ４１０がオンされたＩＧオン時にはリレーＳＲ１，ＳＲ２をオンする。リレーＳＲ１，ＳＲ２のオンにより、蓄電装置１３０の電力をモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で使用可能な状態が形成される。一方で、ＨＶ−ＥＣＵ４００は、ＩＧオフ時には、リレーＳＲ１，ＳＲ２をオフする。これにより、蓄電装置１３０とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間は、電気的に切り離される。

ＭＧ−ＥＣＵ３００は、電圧センサ１７０，１８０から直流電圧ＶＬ，ＶＨの検出値を受けるとともに、ＨＶ−ＥＣＵ４００からトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２を受ける。ＭＧ−ＥＣＵ３００は、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２に従ってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクを制御するように、コンバータ１１０およびインバータ１２０における電力変換を制御するための制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成する。コンバータ１１０およびインバータ１２０は、制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２に従って電力変換を実行する。この結果、ドライバによるアクセルペダル４２０およびブレーキペダル４３０の操作に応じた、電動車両駆動力または電動車両制動力が、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からの出力によって確保される。

次に、電動車両衝突発生時の制御について説明する。
衝突検出部２１０は、図示しないセンサ（たとえばＧセンサ）を含み、当該センサの出力に基づいて、電動車両１００に衝突したか否かを検出する。検出結果を示す信号ＣＯＬは、衝突検出部２１０からＨＶ−ＥＣＵ４００へ出力される。電動車両１００の衝突発生時には、ＨＶ−ＥＣＵ４００は、衝突検出部２１０からの信号ＣＯＬに基づいて電動車両１００の衝突発生を検知することができる。ＨＶ−ＥＣＵ４００は、衝突発生を検知すると、衝突検出信号ＳｃｏｌをＭＧ−ＥＣＵ３００へ出力する。

車両衝突発生時には、衝突時の衝撃による断線や短絡の発生が懸念される。したがって、ドライバによってイグニッションスイッチ４１０がオフされなくても、ＩＧオン状態のままで、ＨＶ−ＥＣＵ４００がリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフすることによって、蓄電装置１３０からの電力供給が停止される。

さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力を停止するために、コンバータ１１０およびインバータ１２０についても一旦停止される。しかしながら、この状態において、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２には、直流電圧ＶＬ，ＶＨに相当する電荷が残存することになる。このため、本実施の形態に従う電動車両では、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の残存電荷を、コンバータ１１０を用いて放電する。これにより、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２が比較的大容量であっても、放電抵抗を並列接続した残留電荷放電と比較して、迅速な放電が可能となる。また、高耐電圧の放電抵抗が大型化することを考慮すると、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２に対する放電抵抗の接続が不要になることは、装置の小型化の点でメリットが大きい。

しかしながら、車両の衝突発生時には、補機負荷５００の一部で衝突時の衝撃により電源ラインのショートが発生する虞がある。ショートが発生すると補機電源電圧の瞬間的な低下により、ＥＣＵ（ＭＧ−ＥＣＵ３００および／またはＨＶ−ＥＣＵ４００）がリセットされる虞がある。

図２には、車両衝突発生時におけるＥＣＵの電源電圧挙動の一例を説明する波形図が示される。

図２を参照して、時刻ｔａにおいて電動車両１００に衝突が発生すると、衝突時の衝撃によって補機負荷５００の一部の電源配線がショートすることにより、補機電源ライン１３５上の電圧（補機電源電圧）が、瞬間的に低下する。これに応じて、ＨＶ−ＥＣＵ３００の電源電圧およびＭＧ−ＥＣＵ４００の電源電圧も瞬間的に低下する。

各ＥＣＵでは、当該ＥＣＵの電源電圧が所定のリセット電圧Ｖｒよりも低下した後に、リセット電圧Ｖｒよりも高い電圧に復帰すると、自動的にリセット動作が起動されて、初期化処理が実行される。

一方で、車両衝突の発生時には、衝突検出部２１０からの信号ＣＯＬに基づいてＨＶ−ＥＣＵ３００が故障を検出し、さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの衝突検出信号ＳｃｏｌをＭＧ−ＥＣＵ４００が受信する一連の処理が正常に実行されることで、コンバータ１１０の制御による平滑コンデンサＣ１およびＣ２の残留電荷の放電動作（以下、強制放電動作とも称する）を起動することができる。しかしながら、これらの車両衝突検出の一連の処理と、電圧低下に伴うＥＣＵの初期化処理とのタイミングが重なると、当該強制放電制御が起動されない虞がある。このようなケースが発生すると、車両衝突の発生時に平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電できなくなることが懸念される。

したがって、本実施の形態では、車両衝突時に、電源電圧の瞬間的な低下によって衝突検出処理が正常に実行されなかった場合においても、平滑コンデンサＣ１およびＣ２の残留電荷を確実に放電するように強制放電制御を実行する。

本実施の形態に従う電動車両では、ＭＧ−ＥＣＵ３００により、図３に示された強制放電制御が実行される。たとえば、図３に示す処理は、ＭＧ−ＥＣＵ３００の初期化処理の一環として起動することができる。すなわち、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、「制御装置」の一実施例に対応する。なお、図３を始めとする各フローチャートに示された各ステップでの制御処理は、ＭＧ−ＥＣＵ３００が所定プログラムを実行することによるソフトウェア処理、および、内蔵の電子回路によるハードウェア処理のいずれによって実行されてもよい。

図３を参照して、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、ステップＳ１１０により、ＥＣＵのリセット履歴があるかどうかを判定する。ＭＧ−ＥＣＵ３００またはＨＶ−ＥＣＵ４００の少なくとも一方にリセット動作を実行した履歴が残っている場合には、ステップＳ１１０がＹＥＳ判定とされる。一方で、ＭＧ−ＥＣＵ３００およびＨＶ−ＥＣＵ４００のいずれにもリセット履歴がない場合には、ステップＳ１１０はＮＯ判定とされることにより、ステップＳ１２０以降の処理は開始されない。

ＭＧ−ＥＣＵ３００は、ＥＣＵリセット履歴があるとき（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１２０およびＳ１３０により、直流電圧ＶＨおよびＶＬに基づいて平滑コンデンサＣ１およびＣ２のいずれかにおいて、強制放電が必要なレベルの電荷が残留しているか否かを判定する。

具体的には、直流電圧ＶＨが基準電圧Ｖｈ１以下であり（Ｓ１２０がＮＯ判定）、かつ、直流電圧ＶＬが基準電圧Ｖｌ１以下（Ｓ１３０がＮＯ判定）であるときに、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、ステップＳ２３０に処理を進めて、平滑コンデンサＣ１およびＣ２の放電が完了していると判定する。基準電圧Ｖｈ１およびＶｌ１は、安全上の観点等から予め定められるしきい値である。

一方で、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、直流電圧ＶＨが基準電圧Ｖｈ１よりも高い（Ｓ１２０がＹＥＳ判定）、または、直流電圧ＶＬが基準電圧Ｖｌ１よりも高い（Ｓ１３０がＹＥＳ判定）のときには、ステップＳ１４０に処理を進めて、平滑コンデンサＣ１および／またはＣ２の放電が未完であると判定する。さらに、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、ステップＳ２００に処理を進めて、コンバータ１１０による強制放電動作を実行する。

強制放電動作において、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、コンバータ１１０が、スイッチング素子Ｑ２をオンする一方でスイッチング素子Ｑ１をオフする昇圧動作と、スイッチング素子Ｑ１をオンする一方でスイッチング素子Ｑ２をオフする降圧動作を繰り返すように制御信号ＰＷＣを出力する。

昇圧動作では、平滑コンデンサＣ１（直流電圧ＶＬ）の電荷によって、平滑コンデンサＣ１およびリアクトルＬ１を含む経路に電流が流れる。降圧動作では、平滑コンデンサＣ２（直流電圧ＶＨ）の電荷によって、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２およびリアクトルＬ１を含む経路に電流が流れる。昇圧動作および降圧動作の各々において、電荷移動による電流に対して、リアクトルＬ１によるエネルギ損失（銅損など）およびスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング損失による電力損失が発生する。これらの電力損失により、平滑コンデンサＣ１およびＣ２の残留電荷が徐々に消費される。このように、コンバータ１１０は、強制放電動作時には、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフ制御により、平滑コンデンサＣ１およびＣ２の残留電荷を消費する。

ＭＧ−ＥＣＵ３００は、強制放電動作（Ｓ２００）の実行時には、ステップＳ２１０、Ｓ２２０により、直流電圧ＶＨおよびＶＬに基づいて残留電荷の放電が完了したか否かを敵的に判定する。具体的には、直流電圧ＶＨが基準電圧Ｖｈ０よりも低下し（Ｓ２１０がＹＥＳ判定）、かつ、直流電圧ＶＬが基準電圧Ｖｌ０よりも低下（Ｓ２２０がＹＥＳ判定）すると、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、ステップＳ２３０に処理を進めて、平滑コンデンサＣ１およびＣ２の放電が完了していると判定する。基準電圧Ｖｈ０およびＶｌ０は、安全上の観点等から予め定められるしきい値である。

これに対して、ＶＨ≧Ｖｈ０（Ｓ２１０がＮＯ判定）または、ＶＬ≧Ｖｌ０（Ｓ２２０のＮＯ判定）の場合には、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、放電が未完了であると判定して、Ｓ２００〜Ｓ２２０の処理を繰り返し実行する。これにより、コンバータ１１０による強制放電動作（Ｓ２００）が継続的に実行される。

強制放電動作によって、直流電圧ＶＨおよびＶＬが基準電圧Ｖｈ０およびＶｌ０よりも低下すると（Ｓ２１０およびＳ２２０がＹＥＳ判定）、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、ステップＳ１２０に処理を戻す。この段階では、ステップＳ１２０およびＳ１３０がＮＯ判定とされて、平滑コンデンサＣ１およびＣ２の放電が完了していると判定される（Ｓ２３０）。

基準電圧Ｖｈ０およびＶｈ１、ならびに、基準電圧Ｖｌ０およびＶｌ１は、基本的にはそれぞれ同等の値であるが、少しのマージンを設けて、Ｖｈ０＜Ｖｈ１、かつ、Ｖｌ０＜Ｖｌ１とすることで、強制放電動作終了時の処理が円滑化される。

このように、実施の形態１に従う電動車両の残留電荷放電制御によれば、車両衝突によってＭＧ−ＥＣＵ３００および／またはＨＶ−ＥＣＵ４００においてリセット動作が発生したことをＥＣＵのリセット履歴に基づいて検知するとともに、リセット動作からの復帰後に平滑コンデンサＣ１およびＣ２の少なくとも一方に電荷が残留しているときには、コンバータ１１０による強制放電動作を実行する。これにより、車両衝突発生時に、衝突検知処理とＥＣＵリセット処理とのタイミングが重なった場合にも、コンバータ１１０の制御によって、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を確実に放電することができる。

図４には、図３に示した制御処理の変形例が示される。図４に示された処理は、図３と同様に、ＭＧ−ＥＣＵ３００の初期化処理時に実行することができる。

図４を図３と比較して、変形例においては、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、ステップＳ１１０（図３）に代えて、ステップＳ１１０♯を実行する。ステップＳ１１０♯は、ステップＳ１１２およびＳ１１５を有する。

ＭＧ−ＥＣＵ３００は、ステップＳ１１２では、ＩＧオン状態であるかどうかを判定する。さらに、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、ＩＧオン状態であるとき（Ｓ１１２のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１１５により、リレーＳＲ１，ＳＲ２がオフ状態であるかどうかを判定する。

上述のように、衝突発生時には、衝突検出信号ＳｃｏｌがＭＧ−ＥＣＵ３００まで正常に伝達されない場合にも、衝突検出部２１０からの信号ＣＯＬに応じて、安全面からリレーＳＲ１，ＳＲ２がオフされる。したがって、ＭＧ−ＥＣＵ３００が衝突検出信号Ｓｃｏｌを受信していないのに、ＩＧオンで、かつ、リレーＳＲ１，ＳＲ２がオフである状態を検出することにより、車両衝突によってＭＧ−ＥＣＵ３００および／またはＨＶ−ＥＣＵ４００においてリセット動作が発生したことを間接的に検知できる。

したがって、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、ＩＧオン状態であって、かつ、ＳＲ１，ＳＲ２がオフ状態であるとき（Ｓ１１２およびＳ１１５のＹＥＳ判定時）には、図４と同様のステップＳ１２０，Ｓ１３０により、平滑コンデンサＣ１およびＣ２の少なくとも一方に対して強制放電制御が必要かどうかを判定する。ＭＧ−ＥＣＵ３００は、強制放電制御が必要な場合（Ｓ１２０またはＳ１３０のＹＥＳ判定時）には、図４と同様のＳ１４０，Ｓ２００〜Ｓ２２０によって、平滑コンデンサＣ１および／またはＣ２の残留電荷を確実に放電することができる。

このように、図５に示された制御処理によっても、ＭＧ−ＥＣＵ３００および／またはＨＶ−ＥＣＵ４００のリセット動作からの復帰後に、平滑コンデンサＣ１およびＣ２の少なくとも一方で電荷が残留しているときには、強制放電制御を確実に実行することができる。

以上説明したように、実施の形態１に従う電動車両での残留電荷放電制御によれば、車両衝突発生時に、ＥＣＵによる車両衝突発生の検知に係る処理と、瞬間的な電圧低下によるＥＣＵのリセット動作とのタイミングが重なった場合においても、電源システム内の平滑コンデンサの残留電荷を確実に放電することができる。

［実施の形態２］
図５は、実施の形態２に従う残留電荷放電制御の制御処理を説明するフローチャートである。図５に示した制御処理は、ＭＧ−ＥＣＵ３００によって実行される。

図５を参照して、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、ステップＳ１００により、ＨＶ−ＥＣＵ４００から衝突検出信号Ｓｃｏｌが発生されたかどうかを検知する。

ＭＧ−ＥＣＵ３００は、衝突検出信号Ｓｃｏｌが発生されない期間（Ｓ１００のＮＯ判定時）においては、ステップＳ１１０（図３）またはステップＳ１１０♯（図４）により、ＭＧ−ＥＣＵ３００および／またはＨＶ−ＥＣＵ４００が車両衝突によるリセット動作後であるか否かを判定する。

ＭＧ−ＥＣＵ３００は、衝突検出信号Ｓｃｏｌを受信したとき（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）または、ＥＣＵリセット後であることを検知したとき（Ｓ１１０またはＳ１１０♯のＹＥＳ判定時）には、図３および図４と同様のステップＳ１２０以降の処理を実行する。一方で、衝突検出信号Ｓｃｏｌが受信されず（Ｓ１００のＮＯ判定時）かつ、ＥＣＵリセット後であることが検知されないとき（Ｓ１１０またはＳ１１０♯のＮＯ判定時）には、ステップＳ１２０以降の処理は開始されない。

実施の形態２に従う電動車両の残留電荷放電制御によれば、衝突検出部２１０による衝突検知をトリガとする強制放電動作と、ＥＣＵのリセット動作をトリガとする強制放電動作とを併用することができる。この結果、車両衝突の発生時に、コンバータ１１０の制御によって、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷をより確実に放電することができる。

なお、本実施の形態では、複数のＥＣＵ（ＭＧ−ＥＣＵ３００およびＨＶ−ＥＣＵ４００）によって、車両衝突時に平滑コンデンサの強制放電制御を起動する構成例について説明したが、単一のＥＣＵによって同様の制御処理が行われる場合においても、図３〜５に示された強制放電制御の適用によって、車両衝突時にＥＣＵがリセット処理されても、電源システム内の平滑コンデンサの残留電荷を確実に放電することができる。

また、図１に示された電動車両の構成についても例示に過ぎず、車両駆動用電動機を駆動制御するための電源システム内に、コンバータによって平滑コンデンサの残留電荷を放電可能な構成を有するものであれば、任意の車両構成に対して、本実施の形態に従う強制放電制御を適用することが可能である。たとえば、図１の例とは異なるパワートレーン構成を有するハイブリッド自動車（いわゆる、シリーズハイブリッド車やパラレルハイブリッド車等を含む）、または、エンジンを搭載しない電気自動車や燃料電池自動車に対しても、上述のようなコンバータおよび平滑コンデンサを含む電源システムによって車両駆動用電動機を駆動制御する構成を有するものであれば、本発明を適用することが可能である。

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。

１００ 電動車両、１１０ コンバータ、１１５ 電力変換部、１２０，１２１，１２２ インバータ、１２３〜１２５ 各相アーム（インバータ）、１３０ 蓄電装置（高圧）、１３５ 補機電源ライン、１５０ 蓄電装置（低圧）、１６０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１７０，１８０ 電圧センサ、２１０ 衝突検出部、２２０ エンジン、２５０ 動力分割機構、２６０ 駆動輪、４１０ イグニッションスイッチ、４２０ アクセルペダル、４３０ ブレーキペダル、４４０ 車速センサ、５００ 補機負荷、Ａｃｃ アクセル開度、ＢＲＫ ブレーキ操作量、Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ、ＣＯＬ 信号、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、ＨＰＬ，ＰＬ１ 電力ライン、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＮＬ１ 接地ライン、ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２ 制御信号（コンバータ，インバータ）、Ｑ１〜Ｑ８ スイッチング素子、ＳＲ１，ＳＲ２ リレー、Ｓｃｏｌ 衝突検出信号、ＶＨ，ＶＬ 直流電圧、Ｖｈ０，Ｖｈ１，Ｖｌ０，Ｖｌ１ 基準電圧、Ｖｒ リセット電圧、Ｖｓ 車速。

Claims (3)

1. 車両駆動用の電動機を搭載した電動車両の電源システムであって、
   第１の電力線に接続された蓄電装置と、
   前記第１の電力線に接続された第１の平滑コンデンサと、
   複数のスイッチング素子のオンオフ制御によって第２の電力線と前記第１の電力線との間で双方向の直流電圧変換を実行するように構成されたコンバータと、
   前記第２の電力線と接続された第２の平滑コンデンサと、
   前記第２の電力線上の直流電圧を、前記電動機を駆動するための交流電圧に変換するインバータと、
   補機電源電圧の供給を受けて動作する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記補機電源電圧がリセット電圧より低下した後に復帰すると、リセット動作による初期化処理を実行するように構成され、
   前記制御装置は、
   前記制御装置に前記リセット動作を実行した履歴が残っている場合には、前記第１および第２の平滑コンデンサの少なくとも一方の電圧が所定電圧よりも高いときに、前記複数のスイッチング素子のオンオフ制御によって前記第１および第２の平滑コンデンサでの残留電荷を消費するように前記コンバータを制御する強制放電を実行する、電動車両の電源システム。
2. 前記電動車両の衝突を検知するための衝突検出部をさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記衝突検出部による衝突の検知時、または、前記リセット動作後において、前記第１および第２の平滑コンデンサの少なくとも一方の電圧が所定電圧よりも高いときに、前記強制放電を実行する、請求項１記載の電動車両の電源システム。
3. 前記第１の電力線と前記蓄電装置との間に接続されたリレーをさらに備え、
   前記制御装置は、イグニッションスイッチのオン状態で、前記リレーが開放状態である場合には、前記リセット動作後であることを検知する、請求項１記載の電動車両の電源システム。

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