JP6759902B2

JP6759902B2 - 電動車両

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Publication number: JP6759902B2
Application number: JP2016176731A
Authority: JP
Inventors: 央光河森
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2020-09-23
Anticipated expiration: 2036-09-09
Also published as: JP2018042431A

Description

本発明は、電動車両に関し、特に、インバータ及びコンバータを備える電動車両に関する。

特開２００９−１００５０７号公報（特許文献１）は、バッテリと、コンバータと、インバータと、リレーと、制御装置とを備える電動車両を開示する。バッテリには第１の電力線対が接続され、インバータには第２の電力線対が接続されている。コンバータは、第１及び第２の電力線対の間に設けられている。リレーは、コンバータとバッテリとの間において、第１の電力線対に設けられている。コンバータは、第１及び第２のスイッチング素子を含む。第１及び第２のスイッチング素子には、第１及び第２のダイオードがそれぞれ逆並列に接続されている。第１のスイッチング素子と第１のダイオードとのペア（下アーム）は、第１の電力線対間に接続されている。第２のスイッチング素子と２のダイオードとのペア（上アーム）は、第１の電力線対の正極線と、第２の電力線対の正極線との間に接続されている。

この電動車両においては、コンバータにおいて過電流が検知された場合に、コンバータに含まれる各スイッチング素子を電気的に遮断するための指令が制御装置によって出力される。このような指令が制御装置によって出力された状態で、上アームが短絡しているためにコンバータからバッテリに流れる電流が検知されると、制御装置は、バッテリを保護するためにリレーを遮断する（特許文献１参照）。

特開２００９−１００５０７号公報

上記特許文献１においては、上アームが短絡した場合における電動車両の適切な走行方法（退避走行）が開示されている。一方、上アーム短絡以外の要因でコンバータに過電流等の異常が生じた場合にも、電動車両は、退避走行を行なう必要がある。退避走行を行なう場合であっても、補機バッテリの電力を維持することが好ましい。補機バッテリの電力が不足すると、電動車両が退避走行を継続できなくなる場合があるためである。

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、コンバータに過電流等の異常が生じたことに起因する退避走行時に、補機バッテリの電力をなるべく維持することができる電動車両を提供することである。

本発明に従う電動車両は、メインバッテリと、補機バッテリと、モータジェネレータと、インバータと、電力線対と、第１及び第２のコンバータと、キャパシタと、リレーと、制御装置とを備える。モータジェネレータは、回生発電可能に構成されている。インバータは、モータジェネレータを駆動する。電力線対は、メインバッテリに接続されている。第１のコンバータは、インバータと電力線対との間に設けられ、電圧変換を行なう。第２のコンバータは、補機バッテリと電力線対との間に設けられ、電圧変換を行なう。キャパシタは、電力線対間に接続されている。リレーは、キャパシタとメインバッテリとの間において、電力線対に設けられている。制御装置は、リレー、インバータ、並びに、第１及び第２のコンバータを制御するように構成されている。第１のコンバータは、電力線対間に接続されたスイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードとを有する下アームを含む。第１のコンバータは、第１のコンバータ内で過電流が検知された場合にフェール信号を制御装置に出力する。制御装置は、フェール信号を受け、かつ、所定条件が成立する場合には、下アームが短絡していると判定する。所定条件は、スイッチング素子を電気的に遮断するための指令が制御装置によって出力された状態において、キャパシタの電圧が所定電圧以下であり、かつ、メインバッテリの電流が所定電流以上であるという条件である。制御装置は、フェール信号を受け、かつ、所定条件が成立しない場合に、リレーよりもメインバッテリ側の回路で断線が生じていると判定されたときは、リレーが開放され、かつ、モータジェネレータにより発電された電力によって補機バッテリが充電されるモードで電動車両が退避走行するように、リレー、インバータ、並びに、第１及び第２のコンバータを制御する。

この電動車両においては、コンバータにおいて過電流が生じ、スイッチング素子を電気的に遮断するための指令が出力された場合に、たとえば、キャパシタの電圧が所定電圧以下であったとしても、メインバッテリの電流が所定電流未満である限り、下アームが短絡しているとは即座には判定されない。このような状況が生じる原因としては、下アームの短絡の他にリレーよりもメインバッテリ側の回路（高圧回路）における断線（たとえば、メインバッテリにおけるＣＩＤ（Current Interrupt Device）故障）が考えられるためである。下アームが短絡しているのか、高圧回路において断線が生じているのかによって電動車両の適切な退避走行の方法が異なる。たとえば、スイッチング素子が短絡している場合には、モータジェネレータにより発電された電力によって補機バッテリを充電することができないのに対して、高圧回路が断線している場合には、モータジェネレータにより発電された電力によって補機バッテリを充電することができる。

この電動車両においては、高圧回路の断線が原因でフェール信号が出力された場合に、補機バッテリを充電可能な退避走行モードが選択される。したがって、この電動車両によれば、第１のコンバータに過電流が生じたことに起因する退避走行時、過電流発生の原因が高圧回路の断線である場合には、補機バッテリの電力を維持することができる。

本発明によれば、コンバータに過電流が生じたことに起因する退避走行時に、補機バッテリの電力をなるべく維持することができる電動車両を提供することができる。

電動車両の概略を示す図である。スイッチング素子（下アーム）の短絡後、ヒューズの溶断前における、電流センサ及び電圧センサの出力を説明するための図である。高圧回路で断線（メインバッテリにおけるＣＩＤ故障）が生じている場合における、電流センサ及び電圧センサの出力を説明するための図である。高圧回路の断線以外の理由で、電流センサの出力が略０Ａを示し、かつ、電圧センサの出力が略０Ｖを示す場合を説明するための図である。退避走行モードの選択処理手順を示すフローチャートである。

以下、この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、図中同一又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。

［電動車両の構成］
図１は、本実施の形態に従う電動車両１００の概略を示す図である。以下では、電動車両１００がハイブリッド車両である場合について説明する。

図１を参照して、電動車両１００は、エンジン２と、動力分割機構３と、車輪４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを備える。また、電動車両１００は、メインバッテリＢ１と、システムメインリレーＳＭＲと、昇圧コンバータ１０と、インバータ２０，３０と、ＤＣＤＣコンバータ７０と、補機バッテリＢ２と、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」とも称する。）４０とをさらに備える。また、電動車両１００は、電流センサ５２と、電圧センサ５４，６０，６２，７２と、コンデンサＣ１，Ｃ２とをさらに備える。

エンジン２及びモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、動力分割機構３に連結されている。電動車両１００は、エンジン２及びモータジェネレータＭＧ２の少なくとも一方により生成される駆動力によって走行する。エンジン２が生成する動力は、動力分割機構３によって２経路に分割される。すなわち、一方は車輪４へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータＭＧ１へ伝達される経路である。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、交流回転電機である。たとえば、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。

モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構３によって分割されたエンジン２の運動エネルギーを用いて発電する。モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、メインバッテリＢ１又は補機バッテリＢ２に供給される。また、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、モータジェネレータＭＧ２及びインバータ３０にも供給され得る。

モータジェネレータＭＧ２は、メインバッテリＢ１に蓄えられた電力及びモータジェネレータＭＧ１により発電された電力の少なくとも一方を用いて車両の走行駆動力を生成する。また、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時に、モータジェネレータＭＧ２は発電する。モータジェネレータＭＧ２により発電された電力は、メインバッテリＢ１又は補機バッテリＢ２に供給される。

動力分割機構３は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２及びエンジン２の間で動力を分配する。たとえば、動力分割機構３としては、サンギヤ、プラネタリキャリヤ及びリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン２及びモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続されている。

メインバッテリＢ１は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。メインバッテリＢ１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等の二次電池を含んで構成されている。

電流センサ５２は、メインバッテリＢ１に対して入出力される電流ＩＢを検知し、検知結果をＥＣＵ４０へ出力する。電流センサ５２は、メインバッテリＢ１の放電時に電流ＩＢを正値として検知し、メインバッテリＢ１の充電時に電流ＩＢを負値として検知する。電圧センサ５４は、メインバッテリＢ１の電圧ＶＢ１を検知し、検知結果をＥＣＵ４０へ出力する。

ヒューズ５６は、メインバッテリＢ１とシステムメインリレーＳＭＲとの間に設けられている。ヒューズ５６に大電流が流れると、内蔵の合金部品が溶断し、メインバッテリＢ１とシステムメインリレーＳＭＲとが電気的に遮断される。

システムメインリレーＳＭＲは、メインバッテリＢ１とコンデンサＣ１との間において、正極線ＰＬ１，負極線ＮＬ１の各々に設けられている。システムメインリレーＳＭＲは、ＥＣＵ４０によって出力される信号ＳＥに従って、開放状態と閉成状態とが切り替えられる。

昇圧コンバータ１０は、インバータ２０，３０に接続された電力線対６５と、メインバッテリＢ１に接続された電力線対５５との間に設けられている。昇圧コンバータ１０は、インバータ２０，３０の入力電圧（電力線対６５間の電圧）をメインバッテリＢ１の電圧以上に昇圧する。昇圧コンバータ１０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとを含む。

スイッチング素子Ｑ１は、正極線ＰＬ２と正極線ＰＬ１との間に接続されている。スイッチング素子Ｑ２は、電力線対５５間に接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ逆並列に接続されている。リアクトルＬは、コンデンサＣ１とスイッチング素子Ｑ２との間において、正極線ＰＬ１に設けられている。昇圧コンバータ１０は、ＥＣＵ４０により出力される信号ＰＷＣ１に従ってスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動することによって、インバータ２０，３０の入力電圧をメインバッテリＢ１の電圧以上に昇圧する。

以下では、スイッチング素子Ｑ１とダイオードＤ１とのペアは、「上アーム」とも称される。また、スイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ２とのペアは、「下アーム」とも称される。スイッチング素子としては、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）を用いることができる。

昇圧コンバータ１０は、上アーム及び下アームの少なくとも一方に過電流が流れるとフェール信号ＦＣＶをＥＣＵ４０へ出力する。ＥＣＵ４０は、フェール信号ＦＣＶを受けることによって、昇圧コンバータ１０の異常を検知することができる。ＥＣＵ４０は、フェール信号ＦＣＶを受けると、適切な退避走行モードを選択する。退避走行モードの選択については、後程詳しく説明する。

また、昇圧コンバータ１０は、ＥＣＵ４０からシャットダウン信号ＳＤＣを受けると動作を停止する。具体的には、昇圧コンバータ１０は、シャットダウン信号ＳＤＣを受けると、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートを遮断する。

コンデンサＣ１は、電力線対５５間に接続される。コンデンサＣ１には、昇圧コンバータ１０により昇圧される前の電圧（メインバッテリＢ１の電圧）が印加される。電圧センサ６２は、コンデンサＣ１の電圧ＶＬを検知し、その検知結果をＥＣＵ４０へ出力する。

コンデンサＣ２は、電力線対６５間に接続される。コンデンサＣ２には、昇圧コンバータ１０により昇圧された電圧が印加される。電圧センサ６０は、コンデンサＣ２の電圧ＶＨを検知し、その検知結果をＥＣＵ４０へ出力する。

インバータ２０，３０は、それぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対応して設けられている。インバータ２０，３０の制御は、それぞれ、ＥＣＵ４０により出力される信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２に従って行なわれる。

インバータ２０は、モータジェネレータＭＧ１の発電電力（三相交流電力）を直流電力に変換し、回生電力として正極線ＰＬ２へ出力する。また、インバータ２０は、エンジン２の始動時、正極線ＰＬ２から受ける直流電力を三相交流電力に変換し、モータジェネレータＭＧ１へ出力する。

インバータ３０は、正極線ＰＬ２から受ける直流電力を三相交流電力に変換し、モータジェネレータＭＧ２へ出力する。また、インバータ３０は、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時、モータジェネレータＭＧ２の発電電力（三相交流電力）を直流電力に変換し、回生電力として正極線ＰＬ２へ出力する。

インバータ２０，３０は、それぞれ、ＥＣＵ４０からシャットダウン信号ＳＤ１，ＳＤ２を受けると動作を停止する。具体的には、インバータ２０，３０は、それぞれ、シャットダウン信号ＳＤ１，ＳＤ２を受けるとインバータに含まれるスイッチング素子（図示せず）のゲートを遮断する。

ＤＣＤＣコンバータ７０は、システムメインリレーＳＭＲと昇圧コンバータ１０との間において、電力線対５５に接続されている。ＤＣＤＣコンバータ７０は、電圧変換を行なう。ＤＣＤＣコンバータ７０は、ＥＣＵ４０により出力される信号ＰＷＣ２に従って、出力電圧を制御する。

補機バッテリＢ２は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、鉛蓄電池やリチウムイオン電池等の二次電池によって構成されている。補機バッテリＢ２は、不図示の補機へ電力を供給する。補機バッテリＢ２は、ＤＣＤＣコンバータ７０の出力電力を受けることによって充電される。電圧センサ７２は、補機バッテリＢ２の電圧を検知し、検知結果をＥＣＵ４０へ出力する。

ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、電動車両１００における各機器の制御を行なう。なお、この制御は、必ずしもソフトウェアによって実現されるとは限られず、専用のハードウェア（電子回路）によって実現してもよい。

［適切な退避走行モードの選択］
昇圧コンバータ１０において過電流が生じると、電動車両１００は、過電流の原因が解消するまで、退避走行を行なう。昇圧コンバータ１０において過電流が生じる原因としては、たとえば、下アームが短絡した場合や、システムメインリレーＳＭＲよりもメインバッテリＢ１側の回路（以下、「高圧回路」とも称する。）で断線が生じた場合がある。

下アームが短絡すると、メインバッテリＢ１から昇圧コンバータ１０に過電流が流れ込む。また、高圧回路で断線（たとえば、メインバッテリＢ１におけるＣＩＤ故障や、システムメインリレーＳＭＲにおけるオープン故障）が生じると、メインバッテリＢ１から昇圧コンバータ１０への電力供給が停止するため、コンデンサＣ１の急激な電圧変化により、昇圧コンバータ１０に過電流が発生する可能性がある。

退避走行を行なう場合であっても、補機バッテリＢ２の電力を維持することが好ましい。補機バッテリＢ２の電力が不足すると、電動車両１００が退避走行を継続できなくなる場合があるからである。

しかしながら、昇圧コンバータ１０における過電流の発生原因によっては、補機バッテリＢ２を充電できない場合がある。たとえば、下アームが短絡している場合には、スイッチング素子Ｑ１をオン（導通）状態にしたとしても、インバータ２０，３０から出力される電力（モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発電電力）は、下アームに流れ込んでしまい、補機バッテリＢ２には供給されない。

一方、高圧回路において断線が生じており、下アームが短絡していない場合には、スイッチング素子Ｑ１をオン状態にするとともにスイッチング素子Ｑ２をオフ（非導通）状態にすることによって、インバータ２０，３０から出力される電力は、補機バッテリＢ２に供給される。

したがって、昇圧コンバータ１０において過電流が生じた場合に、その発生原因が、下アームの短絡であるのか、高圧回路における断線であるのかを判定することは重要である。過電流の発生原因を特定することができれば、高圧回路における断線が原因で昇圧コンバータ１０において過電流が生じている場合には、電動車両１００は、補機バッテリＢ２を充電可能なモードで退避走行を行なうことができる。

図２は、下アームの短絡後、ヒューズ５６の溶断前における、電流センサ５２及び電圧センサ６２の出力を説明するための図である。なお、この状況においては、スイッチング素子Ｑ２を電気的に遮断するための指令がＥＣＵ４０によって出力されている。

図２を参照して、このような状況においては、下アームが短絡しているため、メインバッテリＢ１からスイッチング素子Ｑ２に大電流が流れ込む。大電流がスイッチング素子Ｑ２に流れ込むため、コンデンサＣ１にはほとんど電流が流れ込まない。その結果、電流センサ５２の出力ＩＢは大きな値（≧所定電流）を示し、電圧センサ６２の出力ＶＬは略０Ｖ（≦所定電圧）を示す。

図３は、高圧回路で断線（メインバッテリＢ１におけるＣＩＤ故障）が生じている場合における、電流センサ５２及び電圧センサ６２の出力を説明するための図である。なお、この状況においても、スイッチング素子Ｑ２を電気的に遮断するための指令がＥＣＵ４０によって出力されている。

図３を参照して、このような状況においては、メインバッテリＢ１においてＣＩＤ故障が生じているため、メインバッテリＢ１から電流が出力されない。その結果、電流センサ５２の出力ＩＢは略０Ａを示し、電圧センサ６２の出力ＶＬは略０Ｖを示す。

このように、下アームが短絡している場合と、高圧回路で断線が生じている場合とでは、電圧センサ６２の出力ＶＬが略０Ｖである状況において、電流センサ５２の出力ＩＢが異なる。また、下アームの短絡以外が原因で、電圧センサ６２の出力ＶＬが所定電圧以下となり、かつ、電流センサ５２の出力ＩＢが所定電流以上となる可能性は低い。

したがって、電流センサ５２の出力ＩＢが所定電流以上であり、かつ、電圧センサ６２の出力ＶＬが所定電圧以下である場合には、ＥＣＵ４０は、下アームが短絡していると判定することができる。

一方、電圧センサ６２の出力ＶＬが略０Ｖを示し、かつ、電流センサ５２の出力ＩＢが略０Ａを示すのは、高圧回路で断線が生じている場合だけではない。

図４は、高圧回路の断線以外の理由で、電圧センサ６２の出力ＶＬが略０Ｖを示し、かつ、電流センサ５２の出力ＩＢが略０Ａを示す場合を説明するための図である。図４を参照して、この図が示す状況は、下アームが短絡した後、ヒューズ５６に大電流が流れることによってヒューズ５６が溶断した状況である。この状況においても、スイッチング素子Ｑ２を電気的に遮断するための指令がＥＣＵ４０によって出力されている。

この状況においては、ヒューズ５６が溶断しているため、メインバッテリＢ１から電流が出力されない。その結果、電流センサ５２の出力ＩＢは略０Ａを示し、電圧センサ６２の出力ＶＬは略０Ｖを示す。したがって、電圧センサ６２の出力ＶＬが略０Ｖを示し、かつ、電流センサ５２の出力ＩＢが略０Ａを示すからといって、高圧回路が断線しているとは限らない。なお、本実施の形態においては、下アームの短絡に起因するヒューズ５６の溶断は、高圧回路断線ではなく、下アーム短絡と判定される。

したがって、本実施の形態に従う電動車両１００においては、電圧センサ６２の出力ＶＬが所定電圧以下であり、かつ、電流センサ５２の出力ＩＢが所定電流以上であるという条件が満たされない場合には、別の方法によって、高圧回路で断線が生じているか否かが判定される。メインバッテリＢ１におけるＣＩＤ故障は、たとえば、メインバッテリＢ１に設けられているバッテリＥＣＵによって検知される。ＥＣＵ４０は、バッテリＥＣＵからＣＩＤ故障が生じた旨の情報を得ることができる。これにより、ＥＣＵ４０は、メインバッテリＢ１におけるＣＩＤ故障の発生を検知することができる。

本実施の形態に従う電動車両１００において、ＥＣＵ４０は、昇圧コンバータ１０からフェール信号ＦＣＶを受け、かつ、所定条件が成立する場合には、下アームが短絡していると判定する。なお、所定条件とは、スイッチング素子Ｑ２を電気的に遮断するための指令がＥＣＵ４０によって出力された状態において、コンデンサＣ１の電圧が所定電圧以下であり、かつ、メインバッテリＢ１の電流が所定電流以上であるという条件である。そして、ＥＣＵ４０は、昇圧コンバータ１０からフェール信号ＦＣＶを受け、かつ、所定条件が成立しない場合に、高圧回路で断線が生じていると判定されたときは、システムメインリレーＳＭＲが開放され、かつ、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力によって補機バッテリＢ２が充電されるモードで電動車両１００が退避走行するように、システムメインリレーＳＭＲ、インバータ２０，３０、昇圧コンバータ１０、及び、ＤＣＤＣコンバータ７０を制御する。

電動車両１００においては、高圧回路の断線が原因でフェール信号ＦＣＶが出力された場合に、補機バッテリＢ２を充電可能な退避走行モードが選択される。したがって、電動車両１００によれば、昇圧コンバータ１０に過電流が生じたことに起因する退避走行時、過電流発生の原因が高圧回路の断線である場合には、補機バッテリＢ２の電力を維持することができる。

［退避走行モードの選択処理手順］
図５は、退避走行モードの選択処理手順を示すフローチャートである。図５を参照して、このフローチャートに示される処理は、昇圧コンバータ１０からフェール信号ＦＣＶを受けた場合に、ＥＣＵ４０により実行される。

ＥＣＵ４０は、昇圧コンバータ１０によりフェール信号ＦＣＶを受けたか否かを判定する（ステップＳ１００）。フェール信号ＦＣＶを受けていないと判定されると（ステップＳ１００においてＮＯ）、処理はリターンに移行する。

一方、フェール信号を受けたと判定されると（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、昇圧コンバータ１０及びインバータ２０，３０にシャットダウン信号ＳＤＣ，ＳＤ１，ＳＤ２をそれぞれ出力する（ステップＳ１１０）。

ＥＣＵ４０は、昇圧コンバータ１０及びインバータ２０，３０がシャットダウンされた状態で、上述の所定条件（電圧センサ６２の出力ＶＬ≦所定電圧、かつ、電流センサ５２の出力ＩＢ≧所定電流）が成立するか否かを判定する（ステップＳ１２０）。たとえば、電流センサ５２の出力ＩＢは、フェール信号ＦＣＶ発生後の出力ＩＢの積算値としてもよい。所定条件が成立すると判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、下アームが短絡していると判定する（ステップＳ１８０）。

一方、所定条件が成立しない（たとえば、電圧センサ６２の出力ＶＬ≦所定電圧、かつ、電流センサ５２の出力ＩＢ＜所定電流）と判定されると（ステップＳ１２０においてＮＯ）、ＥＣＵ４０は、電動車両１００によりアドバンテージ走行が行なわれるように、昇圧コンバータ１０及びインバータ２０，３０を制御する（ステップＳ１３０）。アドバンテージ走行とは、インバータ２０，３０がシャットダウンしており、かつ、昇圧コンバータ１０がシャットダウンしていない状態で行なわれる走行である。アドバンテージ走行中に、メインバッテリＢ１においてＣＩＤ故障が生じているか否かの判定が行なわれる。

ＣＩＤ故障が生じていると判定された場合には（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、電動車両１００によりバッテリレス走行が行なわれるように、システムメインリレーＳＭＲ、昇圧コンバータ１０、ＤＣＤＣコンバータ７０、及び、インバータ２０，３０を制御する（ステップＳ１５０）。バッテリレス走行とは、システムメインリレーＳＭＲが開放され、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力を用いてモータジェネレータＭＧ２が走行駆動力を生成し、さらに、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力によって補機バッテリＢ２が充電される退避走行モードである。

ＣＩＤ故障が生じていないと判定された場合には（ステップＳ１４０においてＮＯ）、ＥＣＵ４０は、電圧センサ６２の出力ＶＬがメインバッテリＢ１の電圧ＶＢ１近くまで復帰しているか否かを判定する（ステップＳ１６０）。

たとえば、コンデンサＣ１の電力が急に持ち出され、一時的にコンデンサＣ１の電圧が低下するような場合も考えられ、そのような場合には、退避走行を行なう必要がない。したがって、電圧センサ６２の出力ＶＬがメインバッテリＢ１の電圧ＶＢ１近くまで復帰していると判定された場合には（ステップＳ１６０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、電動車両１００が退避走行ではない通常の走行をするように昇圧コンバータ１０及びインバータ２０，３０を制御する（ステップＳ１７０）。

一方、電圧センサ６２の出力ＶＬがメインバッテリＢ１の電圧ＶＢ１近くまで復帰していないと判定された場合には（ステップＳ１６０においてＮＯ）、下アームの短絡に起因するヒューズ５６の溶断によって電流センサ５２の出力ＩＢが所定電流未満に低下していると考えられるため、ＥＣＵ４０は、下アームが短絡していると判定する（ステップＳ１８０）。

下アームが短絡していると判定されると、ＥＣＵ４０は、電動車両１００によりＶＨ−Ｆ／Ｂ走行が行なわれるように、昇圧コンバータ１０及びインバータ２０，３０を制御する（ステップＳ１９０）。ＶＨ−Ｆ／Ｂ走行とは、昇圧コンバータ１０がシャットダウンされた状態で、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力を用いてモータジェネレータＭＧ２で走行駆動力を生成する退避走行モードである。なお、ＶＨ−Ｆ／Ｂ走行においては、システムメインリレーＳＭＲが開放される。また、ＶＨ−Ｆ／Ｂ走行においては、昇圧コンバータ１０がシャットダウンされているため、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力によって補機バッテリＢ２の充電を行なうことができない。

以上のように、本実施の形態に従う電動車両１００において、ＥＣＵ４０は、昇圧コンバータ１０からフェール信号ＦＣＶを受け、かつ、所定条件が成立しない場合に、高圧回路で断線が生じていると判定されたときは、システムメインリレーＳＭＲが開放され、かつ、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力によって補機バッテリＢ２が充電されるモードで電動車両１００が退避走行するように、システムメインリレーＳＭＲ、インバータ２０，３０、昇圧コンバータ１０、及び、ＤＣＤＣコンバータ７０を制御する。したがって、電動車両１００によれば、昇圧コンバータ１０に過電流が生じたことに起因する退避走行時に、補機バッテリＢ２の電力をなるべく維持することができる。

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、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及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。

２エンジン、３動力分割機構、４車輪、１０昇圧コンバータ、２０，３０インバータ、４０ＥＣＵ、５２電流センサ、５４，６０，６２，７２電圧センサ、５５，６５電力線対、５６ヒューズ、７０ＤＣＤＣコンバータ、１００電動車両、Ｂ１メインバッテリ、Ｂ２補機バッテリ、ＳＭＲシステムメインリレー、Ｃ１，Ｃ２コンデンサ、ＰＬ１，ＰＬ２正極線、ＮＬ１，ＮＬ２負極線、Ｑ１，Ｑ２スイッチング素子、Ｄ１，Ｄ２ダイオード、Ｌリアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２モータジェネレータ。

Claims

電動車両であって、
メインバッテリと、
補機バッテリと、
回生発電可能に構成されたモータジェネレータと、
前記モータジェネレータを駆動するインバータと、
前記メインバッテリに接続された電力線対と、
前記インバータと前記電力線対との間に設けられ、電圧変換を行なう第１のコンバータと、
前記補機バッテリと前記電力線対との間に設けられ、電圧変換を行なう第２のコンバータと、
前記電力線対間に接続されたキャパシタと、
前記キャパシタと前記メインバッテリとの間において、前記電力線対に設けられたリレーと、
前記リレー、前記インバータ、並びに、前記第１及び第２のコンバータを制御するように構成された制御装置とを備え、
前記第１のコンバータは、
前記電力線対間に接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードとを有する下アームを含み、
前記第１のコンバータ内で過電流が検知された場合にフェール信号を前記制御装置に出力し、
前記制御装置は、前記フェール信号を受け、かつ、所定条件が成立する場合には、前記下アームが短絡していると判定し、
前記所定条件は、前記スイッチング素子を電気的に遮断するための指令が前記制御装置によって出力された状態において、前記キャパシタの電圧が所定電圧以下であり、かつ、前記メインバッテリの電流が所定電流以上であるという条件であり、
前記制御装置は、前記フェール信号を受け、かつ、前記所定条件が成立しない場合に、前記インバータをシャットダウンし、かつ、前記第１のコンバータをシャットダウンしないモードで前記電動車両が走行するように、前記インバータ及び前記第１のコンバータを制御し、走行中に、前記リレーよりも前記メインバッテリ側の回路で断線が生じているか否かを判定し、前記回路で断線が生じていると判定されたときは、前記リレーが開放され、かつ、前記モータジェネレータにより発電された電力によって前記補機バッテリが充電されるモードで前記電動車両が退避走行するように、前記リレー、前記インバータ、並びに、前記第１及び第２のコンバータを制御する、電動車両。
前記回路で断線が生じていないと判定された場合に、前記制御装置は、前記キャパシタの電圧を監視し、前記キャパシタの電圧が前記メインバッテリの電圧に達しているときには、前記下アームが短絡していると判定し、前記キャパシタの電圧が前記メインバッテリの電圧に達していないときには、前記下アームが短絡していないと判定する、請求項１に記載の電動車両。