JP6984255B2

JP6984255B2 - 故障検出装置

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Publication number: JP6984255B2
Application number: JP2017173215A
Authority: JP
Inventors: 康弘西村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2037-09-08
Also published as: DE102018214658A1; JP2019050668A

Description

この明細書における開示は、インターロックスイッチの故障を検出する故障検出装置に関する。

近年、車両の電動化が進み、充電器、インバータ、高圧のバッテリなどの高圧機器が増加してきている。複数の高圧機器により構成される電源システムにおいて、バッテリとの通電経路にスイッチを設けただけでは、保守作業の際に誤ってスイッチが閉じてしまう虞がある。このため、たとえば特許文献１のように、高圧機器にインターロックスイッチが設けられる。インターロックスイッチは、たとえば高圧機器のカバーに設けられ、高圧機器の脱着に応じて開閉する。

特開２０１４−１６５９７９号公報

特許文献１では、複数のインターロックスイッチが直列に接続されて接続回路が構成されており、ＥＣＵはインターロックスイッチのオープン故障を検出することができる。

しかしながら、従来の故障検出では、複数の中でどのインターロックスイッチがオープン故障なのかを特定することができない。このため、ディーラーにおいてオープン故障部位を特定するのに時間を要するなど、市場でのサービス性が低い。

本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、オープン故障が生じたインターロックスイッチを特定できる故障検出装置を提供することを目的とする。

本開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、技術的範囲を限定するものではない。

本開示のひとつは、
車両に搭載された電源システム（２０）を構成する複数の機器（３０，３１〜３７）にそれぞれ設けられ、機器の脱着により開閉するインターロックスイッチ（ＳＷ、ＳＷ１〜ＳＷ７）について、故障を検出する故障検出装置であって、
複数のインターロックスイッチが接続されてなる接続回路（５０）の電圧が、オープン故障となるインターロックスイッチに応じて異なるように、インターロックスイッチのそれぞれに個別に接続された抵抗（Ｒ０，Ｒ１〜Ｒ７）と、
接続回路の電圧を検出する電圧検出部（４３０）と、
電圧検出部により検出された電圧に基づいて、インターロックスイッチのオープン故障を検出するとともにオープン故障したインターロックスイッチを特定する故障特定部（４３１）と、
故障特定部によってオープン故障したインターロックスイッチが特定されると、特定されたインターロックスイッチに対応する機器の動作を禁止するフェイルセーフ部（４３２）と、を備える。

この故障検出装置によれば、オープン故障となるインターロックスイッチに応じて接続回路の電圧が異なるように、インターロックスイッチのそれぞれに抵抗が接続されている。このため、接続回路の電圧に基づいて、オープン故障の有無だけでなく、オープン故障が生じたインターロックスイッチを特定することができる。

第１実施形態の故障検出装置を備えた電源システムの概略構成を示す図である。故障検出装置を示す図である。検出電圧とインターロックスイッチの状態との関係を示す図である。故障部位とフェイルセーフ動作との関係を示す図である。マイコンが実行する処理を示すフローチャートである。オープン故障が生じたときのフェイルセーフ動作を示すタイミングチャートである。第１参考例を示す図である。第２参考例を示す図である。第２実施形態の故障検出装置を備えた電源システムの概略構成を示す図である。故障検出装置を示す図である。検出電圧とインターロックスイッチの状態との関係を示す図である。変形例を示す図である。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。

（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、電源システムの概略構成について説明する。

図１に示すように、車両１０には、電源システム２０が搭載されている。車両１０は、電気自動車（ＥＶ）、外部からの充電が可能なハイブリッド車（ＰＨＶ）等の、モータを走行駆動源とする車両である。本実施形態では、車両１０として、電気自動車の例を示している。車両１０の前輪１１及び後輪１２のそれぞれが、図示しない走行用モータによって駆動される。

電源システム２０は、車両１０における高圧（高電圧）系の電源システムである。電源システム２０は、高圧機器３０及びＥＶ−ＥＣＵ４０を備えている。高圧機器３０は、ＡＣ充電器３１、リアインバータ３２、ジャンクションボックス３３、高圧バッテリ３４、ジャンクションボックス３５、ＤＣＤＣコンバータ３６、及びフロントインバータ３７を有している。これら高圧機器３０（３１〜３７）が、電源システム２０を構成する複数の機器に相当する。

高圧機器３０には、高圧機器３０の脱着に応じて開閉するインターロックスイッチＳＷがそれぞれ設けられている。インターロックスイッチＳＷは、それぞれの高圧機器３０において、たとえばカバーに設けられている。インターロックスイッチＳＷは、電源システム２０から高圧機器３０を取り外した状態で開状態（オフ）となる。インターロックスイッチＳＷは、安全開閉器とも称される。

インターロックスイッチＳＷとして、ＡＣ充電器３１にはインターロックスイッチＳＷ１が設けられ、リアインバータ３２にはインターロックスイッチＳＷ２が設けられている。ジャンクションボックス３３にはインターロックスイッチＳＷ３が設けられ、高圧バッテリ３４にはインターロックスイッチＳＷ４が設けられている。ジャンクションボックス３５にはインターロックスイッチＳＷ５が設けられ、ＤＣＤＣコンバータ３６にはインターロックスイッチＳＷ６が設けられている。フロントインバータ３７には、インターロックスイッチＳＷ７が設けられている。

そして、上記した複数のインターロックスイッチＳＷが接続されて、接続回路５０が構成されている。インターロックスイッチＳＷのそれぞれには、抵抗Ｒ０が個別に接続されている。抵抗Ｒ０として、インターロックスイッチＳＷ１には抵抗Ｒ１が接続され、インターロックスイッチＳＷ２には抵抗Ｒ２が接続されている。インターロックスイッチＳＷ３には抵抗Ｒ３が接続され、インターロックスイッチＳＷ４には抵抗Ｒ４が接続されている。インターロックスイッチＳＷ５には抵抗Ｒ５が接続され、インターロックスイッチＳＷ６には抵抗Ｒ６が接続されている。インターロックスイッチＳＷ７には抵抗Ｒ７が接続されている。抵抗Ｒ０を含む接続回路５０の詳細については後述する。

高圧バッテリ３４は、走行用モータを駆動させるために、電力を供給する。高圧バッテリ３４は、走行用モータが発電した電力を蓄積する。高圧バッテリ３４は、ＡＣ充電器３１によって充電される。高圧バッテリ３４は、たとえば数十〜数百ボルトの電圧（高電圧）を供給する二次電池である。高圧バッテリ３４として、たとえばリチウムイオン電池を採用することができる。高圧バッテリ３４が、複数の機器のひとつであるバッテリに相当する。高圧機器３０のうち、高圧バッテリ３４を除く機器が他の機器に相当する。

ＡＣ充電器３１は、外部電源から供給された交流電力（ＡＣ）を直流電力（ＤＣ）に変換して、高圧バッテリ３４に供給する。本実施形態のＡＣ充電器３１は、外部電源に接続される充電コネクタ３１ａを有しており、充電コネクタ３１ａが外部電源に接続されることにより、外部電源から電力が供給される。しかしながら、非接触の状態で、外部電源からＡＣ充電器３１に電力が供給されてもよい。ＡＣ充電器３１が、充電器に相当する。

リアインバータ３２は、高圧バッテリ３４から供給される直流電力を交流電力に変換し、後輪１２を駆動させる図示しない走行用モータに出力する。フロントインバータ３７は、高圧バッテリ３４から供給される直流電力を交流電力に変換し、前輪１１を駆動させる図示しない走行用モータに出力する。走行用モータとしては、たとえば三相交流モータを採用することができる。

後輪１２側の走行用モータは、リアインバータ３２から交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。この運動エネルギは、後輪１２に伝達される。また、回生ブレーキ時において、リアインバータ３２は、後輪１２側の走行用モータが生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を高圧バッテリ３４に出力する。よって、回生電力が高圧バッテリ３４に蓄積される。

同様に、前輪１１側の走行用モータは、フロントインバータ３７から交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。この運動エネルギは、前輪１１に伝達される。また、回生ブレーキ時において、フロントインバータ３７は、前輪１１側の走行用モータが生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を高圧バッテリ３４に出力する。これによっても、高圧バッテリ３４が充電される。

ジャンクションボックス３３，３５は、高圧バッテリ３４の電源ラインに設けられた中継器である。ジャンクションボックス３３は、高圧バッテリ３４から車両１０の後側に配置された高圧機器３０、たとえばリアインバータ３２への給電のオン、オフを切り換える。ジャンクションボックス３５は、高圧バッテリ３４から車両１０の前側に配置された高圧機器３０、たとえばフロントインバータ３７への給電のオン、オフを切り換える。

具体的には、ＡＣ充電器３１、ジャンクションボックス３３、ジャンクションボックス３５、高圧バッテリ３４の順に設けられている。このため、たとえばジャンクションボックス３３，３５を介して、高圧バッテリ３４からリアインバータ３２に電力が供給される。また、ジャンクションボックス３３，３５を介して、ＡＣ充電器３１から高圧バッテリ３４に電力が供給され、高圧バッテリ３４が充電される。

ＤＣＤＣコンバータ３６は、高圧バッテリ３４の電力を降圧し、図示しない低圧（低電圧）のバッテリに供給する。ジャンクションボックス３５は、高圧バッテリ３４からＤＣＤＣコンバータ３６への給電のオン、オフについても切り換える。低圧バッテリは、たとえば１２Ｖの電源であり、高圧バッテリ３４は、低圧バッテリよりも高電圧の電源である。低圧バッテリは、ＥＶ−ＥＣＵ４０やその他の図示しない電子機器（補機）などに電力を供給する。

上記した高圧系の電源ラインには、リレー６０，６１，６２，６３が設けられている。リレー６０〜６３は、高圧バッテリ３４の電源ライン、すなわち通電経路を開閉する開閉器である。リレー６０は、ＡＣ充電器３１とジャンクションボックス３３との間に配置されている。リレー６１は、リアインバータ３２とジャンクションボックス３３との間に配置されている。リレー６２は、高圧バッテリ３４とジャンクションボックス３５との間に配置されている。リレー６３は、ジャンクションボックス３５とフロントインバータ３７との間に配置されている。

ＥＶ−ＥＣＵ４０は、図示しないアクセルセンサ、シフトスイッチ、ブレーキスイッチ、車速センサ等の信号に基づいて、車両１０全体の制御を司る。ＥＶ−ＥＣＵ４０は、たとえば、走行用モータの駆動を制御する。ＥＶ−ＥＣＵ４０は、高圧バッテリ３４への充電を制御する。また、ＥＶ−ＥＣＵ４０は、インターロックスイッチＳＷの故障を検出する。ＥＶ−ＥＣＵ４０の詳細については後述する。

次いで、図１〜図３に基づき、抵抗Ｒ０を含む接続回路５０及びＥＶ−ＥＣＵ４０について説明する。すなわち、故障検出装置について説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態では、接続回路５０を構成する複数のインターロックスイッチＳＷが、互いに並列に接続されている。そして、インターロックスイッチＳＷのそれぞれに、抵抗Ｒ０が個別に接続されている。抵抗Ｒ０は、対応するインターロックスイッチＳＷに直列に接続されている。抵抗Ｒ０は、インターロックスイッチＳＷに対して高電位側に接続されている。このように、インターロックスイッチＳＷと抵抗Ｒ０よりなる７組の直列回路が、互いに並列に接続されて、接続回路５０が構成されている。

たとえばインターロックスイッチＳＷ１に対して抵抗Ｒ１が直列に接続されている。この直列回路における抵抗Ｒ１側の端部が、ＥＶ−ＥＣＵ４０が備えるコネクタ４１のＩＮＴ端子４１ａに接続され、インターロックスイッチＳＷ１側の端部が、ＧＮＤ端子４１ｂに接続されている。ＩＮＴ端子４１ａが高電位側の端子であり、ＧＮＤ端子４１ｂが低電位側の端子である。

同様に、インターロックスイッチＳＷ２に対して抵抗Ｒ２が直列に接続され、インターロックスイッチＳＷ３に対して抵抗Ｒ３が直列に接続されている。インターロックスイッチＳＷ４に対して抵抗Ｒ４が直列に接続され、インターロックスイッチＳＷ５に対して抵抗Ｒ５が直列に接続されている。インターロックスイッチＳＷ６に対して抵抗Ｒ６が直列に接続され、インターロックスイッチＳＷ７に対して抵抗Ｒ７が直列に接続されている。

抵抗Ｒ１〜Ｒ７の抵抗値は、接続回路５０の電圧、すなわちＧＮＤ端子４１ｂを基準とするＩＮＴ端子４１ａ端子の電位が、インターロックスイッチＳＷ１〜ＳＷ７の開閉の組み合わせで互いに異なる値となるように設定されている。換言すれば、抵抗Ｒ１〜Ｒ７を含む接続回路５０の合成抵抗が、インターロックスイッチＳＷ１〜ＳＷ７の開閉の組み合わせで互いに異なる値となるように、抵抗Ｒ１〜Ｒ７の抵抗値が設定されている。

このため、複数のインターロックスイッチＳＷの少なくともひとつにオープン故障が生じた場合、接続回路５０の電圧がオープン故障のインターロックスイッチＳＷに応じた値を示す。オープン故障のインターロックスイッチＳＷが異なれば、接続回路５０の電圧も異なる値を示す。なお、オープン故障とは、オープン状態（開状態）に固着したり、高圧機器３０の取り付け不良によってオープン状態となっている故障である。

ＥＶ−ＥＣＵ４０は、インターロックスイッチＳＷのオープン故障を検出する故障検出部４２を有している。本実施形態では、故障検出部４２、抵抗Ｒ０（Ｒ１〜Ｒ７）、及びリレー６０〜６３により、故障検出装置が構成されている。

故障検出部４２は、分圧用の抵抗Ｒｄ、フィルタを構成する抵抗Ｒｆ及びコンデンサＣｆ、及びマイコン４３を有している。ＥＶ−ＥＣＵ４０には、上記した低圧バッテリの電圧が降圧されて所定電圧が供給される。抵抗Ｒｄは、内部電源とＩＮＴ端子４１ａとの間に配置されている。一方、ＧＮＤ端子４１ｂは、ＥＶ−ＥＣＵ４０の内部のグランド（ＧＮＤ）に接続されている。したがって、内部電源とグランドとの間に、抵抗Ｒｄと、抵抗Ｒ０を含む接続回路５０の合成抵抗との直列回路が形成されている。

本実施形態では、内部電源を５Ｖ、抵抗Ｒｄ，Ｒ４をそれぞれ１４ｋΩ、抵抗Ｒ１を２ｋΩ、抵抗Ｒ２を４．６６７Ω、抵抗Ｒ３を８．４ｋΩ、抵抗Ｒ５を２３．３３４ｋΩ、抵抗Ｒ６を４２ｋΩ、抵抗Ｒ７を９８ｋΩとしている。

フィルタを構成する抵抗Ｒｆは、抵抗ＲｄとＩＮＴ端子４１ａとの接続点とマイコン４３との間に配置されている。コンデンサＣｆは、抵抗Ｒｆとマイコン４３との接続点とグランドとの間に配置されている。

マイコン４３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、及び入出力インターフェースなどを備えて構成されたマイクロコンピュータである。マイコン４３において、ＣＰＵが、ＲＡＭやレジスタの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭに予め記憶された制御プログラムにしたがって、所定の処理を実行する。マイコン４３は、複数のインターロックスイッチＳＷのオープン故障を検出する機能部として、電圧検出部４３０、故障特定部４３１、及びフェイルセーフ部４３２を有している。これら機能部は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。ハードウェアである回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。

電圧検出部４３０は、接続回路５０の電圧を検出する。具体的には、接続回路５０の電圧として、抵抗Ｒｄによって分圧されたＩＮＴ端子４１ａの電圧を検出する。電圧検出部４３０は、接続回路５０の電圧をＡＤ変換して検出する。

故障特定部４３１は、電圧検出部４３０による検出電圧に基づき、インターロックスイッチＳＷのオープン故障を検出するとともに、オープン故障しているインターロックスイッチＳＷを特定する。

図３は、検出電圧とインターロックスイッチＳＷの状態との関係を示している。図３では、便宜上、複数のインターロックスイッチＳＷが同時にオープン故障した場合の電圧値の記載を省略している。

上記したように、本実施形態では、抵抗Ｒ０を含む接続回路５０の合成抵抗が、複数のインターロックスイッチＳＷの開閉の組み合わせで互いに異なる値となるように、抵抗Ｒ０の抵抗値が設定されている。このため、図３に示すように、検出電圧に応じて、インターロックスイッチＳＷが正常なのかオープン故障を生じているのかを判定することができる。すなわち、オープン故障を検出することができる。また、オープン故障が生じているインターロックスイッチＳＷを特定することもできる。

たとえば検出電圧が０．３２７〜０．３５２ボルト（Ｖ）の範囲内の場合、故障特定部４３１は、すべてのインターロックスイッチＳＷが正常であると判定する。検出電圧が０．６０３〜０．６４７ボルトの範囲内の場合、故障特定部４３１は、インターロックスイッチＳＷ１にオープン故障が生じたことを特定する。検出電圧が１．２１３〜１．２８８ボルトの範囲内の場合、故障特定部４３１は、インターロックスイッチＳＷ２にオープン故障が生じたことを特定する。検出電圧が１．８２８〜１．９２２ボルトの範囲内の場合、故障特定部４３１は、インターロックスイッチＳＷ３にオープン故障が生じたことを特定する。

検出電圧が２．４５０〜２．５５０ボルトの範囲内の場合、故障特定部４３１は、インターロックスイッチＳＷ４にオープン故障が生じたことを特定する。検出電圧が３．０７８〜３．１７２ボルトの範囲内の場合、故障特定部４３１は、インターロックスイッチＳＷ５にオープン故障が生じたことを特定する。検出電圧が３．７１２〜３．７８７ボルトの範囲内の場合、故障特定部４３１は、インターロックスイッチＳＷ６にオープン故障が生じたことを特定する。検出電圧が４．３５３〜４．３９７ボルトの範囲内の場合、故障特定部４３１は、インターロックスイッチＳＷ７にオープン故障が生じたことを特定する。

本実施形態の故障特定部４３１は、さらにＩＮＴ端子４１ａの地絡（グランドショート）と天絡（電源ショート）を検出することができる。たとえば検出電圧が０．２５ボルト未満の場合、故障特定部４３１は、ＩＮＴ端子４１ａに地絡が生じていると判定する。また、検出電圧が４．７５ボルト以上の場合、故障特定部４３１は、ＩＮＴ端子４１ａに天絡が生じていると判定する。このように、故障特定部４３１は、地絡と天絡を検出する。インターロックスイッチＳＷのオープン故障の検出範囲は、地絡及び天絡の検出範囲とは重ならないように設定されている。

フェイルセーフ部４３２は、故障特定部４３１によってオープン故障が特定されたインターロックスイッチＳＷに対応する高圧機器３０の動作を禁止する。フェイルセーフ部４３２は、動作禁止の高圧機器３０に対応するリレーを通電遮断状態に制御することで、高圧機器３０の動作を禁止する。

図４は、オープン故障したインターロックスイッチＳＷとフェイルセーフ動作との関係を示している。たとえばインターロックスイッチＳＷ４及びインターロックスイッチＳＷ６の少なくとも一方のオープン故障が特定された場合、フェイルセーフ部４３２は、リレー６２を通電遮断状態に制御し、車両の走行を停止させる。リレー６２の遮断により、高圧バッテリインターロックスイッチＳＷ１のオープン故障が特定された場合、フェイルセーフ部４３２は、リレー６０を通電遮断状態に制御し、ＡＣ充電器３１から高圧バッテリ３４への充電を停止させる。インターロックスイッチＳＷ５及びインターロックスイッチＳＷ７の少なくとも一方のオープン故障が特定された場合、フェイルセーフ部４３２は、リレー６３を通電遮断状態に制御し、前輪１１の駆動を停止させる。インターロックスイッチＳＷ２及びインターロックスイッチＳＷ３の少なくとも一方のオープン故障が特定された場合、フェイルセーフ部４３２は、リレー６１を通電遮断状態に制御し、後輪１２の駆動を停止させる。

次いで、図５及び図６に基づき、マイコン４３が実行する故障検出処理について説明する。ＥＶ−ＥＣＵ４０の電源が投入された状態で、マイコン４３は、以下に示す処理を所定の周期で繰り返し実行する。

図５に示すように、先ず、マイコン４３の電圧検出部４３０が、接続回路５０の電圧を検出する（ステップＳ１０）。具体的には、電圧検出部４３０が、抵抗Ｒｄにより分圧されてなるＩＮＴ端子４１ａの電圧を検出する。

次いで、マイコン４３の故障特定部４３１が、ステップＳ１０で取得した検出電圧について、正常範囲内であるか否か判定する（ステップＳ１２）。ここで、正常範囲とは、上記したように、すべてのインターロックスイッチＳＷにオープン故障が生じていない電圧範囲、具体的には０．３２７〜０．２５２ボルトである（図３参照）。

ステップＳ１２において正常範囲内の場合、故障特定部４３１は、すべてのインターロックスイッチＳＷが正常であることを検出する（ステップＳ１４）。そして、一連の処理を終了する。

ステップＳ１２において正常範囲外の場合、次いで故障特定部４３１は、検出電圧が４．７５ボルト以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。すなわち、故障特定部４３１は、ＩＮＴ端子４１ａに天絡が生じているか否かを判定する。

ステップＳ１６において４．７５ボルト以上の場合、故障特定部４３１は、ＩＮＴ端子４１ａの天絡を検出する（ステップＳ１８）。そして、一連の処理を終了する。

ステップＳ１６において４．７５ボルト未満の場合、次いで故障特定部４３１は、検出電圧が０．２５ボルト未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。すなわち、故障特定部４３１は、ＩＮＴ端子４１ａに地絡が生じているか否かを判定する。

ステップＳ２０において０．２５ボルト未満の場合、故障特定部４３１は、ＩＮＴ端子４１ａの地絡を検出する（ステップＳ２２）。そして、一連の処理を終了する。

ステップＳ２０において０．２５ボルト以上の場合、故障特定部４３１は、インターロックスイッチＳＷの少なくともひとつにオープン故障が生じたことを検出する（ステップＳ２４）。そして、故障特定部４３１は、検出電圧に基づいて、オープン故障が生じているインターロックスイッチＳＷを特定する（ステップＳ２６）。

たとえば検出電圧が０．６２５ボルトの場合、故障特定部４３１は、ＡＣ充電器３１に設けられたインターロックスイッチＳＷ１がオープン故障していると特定する。検出電圧が２．５ボルトの場合、故障特定部４３１は、高圧バッテリ３４に設けられたインターロックスイッチＳＷ４がオープン故障していると特定する。

次いで、マイコン４３のフェイルセーフ部４３２は、オープン故障が特定されたインターロックスイッチＳＷに対応するリレーを遮断させる（ステップＳ２８）。フェイルセーフ部４３２は、特定されたインターロックスイッチＳＷが設けられた高圧機器３０の動作を禁止するために、リレー６０〜６３のうち、上記高圧機器３０に対応するリレーを通電遮断状態に制御する。

たとえばインターロックスイッチＳＷ４がオープン故障の場合、フェイルセーフ部４３２は、リレー６２を遮断させて車両の走行を停止させる。インターロックスイッチＳＷ７がオープン故障の場合、フェイルセーフ部４３２は、リレー６３を遮断させて前輪１１の駆動を停止させる。インターロックスイッチＳＷ２，ＳＷ７がともにオープン故障の場合、フェイルセーフ部４３２は、リレー６１，６３を遮断させて前輪１１及び後輪１２の駆動を停止させる。すなわち、車両停止となる。

ステップＳ２８の処理を実行すると、マイコン４３は一連の処理を終了する。なお、ステップＳ１２，Ｓ１６，Ｓ２０の処理順は、上記例に特に限定されない。また、ステップＳ１８で天絡を検出した場合、ステップＳ２２で地絡を検出した場合、何らかの処理を実行してもよい。たとえば、外部に報知するようにしてもよい。また、所定のフェイルセーフ処理を実行するようにしてもよい。

図６は、オープン故障時のフェイルセーフ動作の一例を示している。図６に示す例では、検出電圧が途中で０．３３９ボルトから４．３７５ボルトに変化している。０．３３９ボルトは、すべてのインターロックスイッチＳＷの正常を示す範囲内の値である。このとき、ＥＶ−ＥＣＵ４０からリレー６１〜６３にはＨｉ信号が出力され、リレー６１〜６３は通電許可状態に制御される。よって、車両１０の走行状態は、前輪１１及び後輪１２の両方が走行用モータにより駆動可能な通常走行とされる。なお、走行中はＡＣ充電器３１による充電を行わないため、走行中においてリレー６０は通電遮断状態に制御される。

検出電圧が４．３７５ボルトに変化すると、故障特定部４３１は、インターロックスイッチＳＷ７にオープン故障が生じたことを特定する。そして、フェイルセーフ部４３２は、インターロックスイッチＳＷ７が設けられたフロントインバータ３７の動作を禁止するために、リレー６３への出力をＬｏ信号に切り替える。一方、リレー６１，６２への出力としてＨｉ信号が維持される。よって、車両１０の走行状態は、前輪１１が停止し、後輪１２のみの走行状態となる。

次いで、上記した故障検出装置、及び、故障検出装置を備える電源システム２０の効果について説明する。

本実施形態によれば、電源システム２０を構成する高圧機器３０のそれぞれにインターロックスイッチＳＷが設けられている。このため、保守作業の際に誤ってリレー６０〜６３が通電許可状態になっても、作業者の安全性を確保することができる。

図７は、従来の接続回路を示す第１参考図である。図８は、第２参考図である。図７及び図８では、本実施形態の要素と同一又は関連する要素について、本実施形態の符号の末尾にｒを付け加えて示している。

図７に示すように、従来の接続回路５０ｒは、複数のインターロックスイッチＳＷｒが直列に接続されて構成されている。このため、ＥＶ−ＥＣＵ４０ｒは、オープン故障の有無を検出することができる。しかしながら、オープン故障が生じたインターロックスイッチＳＷｒを特定することができない。このため、ディーラーにおいてオープン故障部位を特定するのに時間を要するなど、市場でのサービス性が低い。また、走行中にオープン不良を検出したとしても、感電のリスク低減のため、フェイルセーフ処理として車両停止させることとなる。

そこで、図８に示す構成が考えられる。図８では、複数のインターロックスイッチＳＷｒによる接続回路５０ｒが設けられておらず、ＥＶ−ＥＣＵ４０ｒとインターロックスイッチＳＷｒとが個別に接続されている。これによれば、オープン故障が生じたインターロックスイッチＳＷｒを特定することができる。しかしながら、個別に接続するため、図８に示すように、ＥＶ−ＥＣＵ４０ｒのコネクタ４１ｒの端子数が増加する。したがって、コネクタ４１ｒの体格、ひいてはＥＶ−ＥＣＵ４０ｒの体格が大型化してしまう。このような大型化は、ＥＶ−ＥＣＵ４０ｒ、ひいては電源システム２０ｒのコスト増加につながる。

これに対し、本実施形態によれば、複数のインターロックスイッチＳＷが接続されて接続回路５０が形成されている。また、インターロックスイッチＳＷには、それぞれ個別に抵抗Ｒ０が接続されている。抵抗Ｒ０は、オープン故障となるインターロックスイッチＳＷに応じて、接続回路５０の電圧が異なるように設定されている。したがって、ＥＶ−ＥＣＵ４０は、接続回路５０の検出電圧に基づいて、オープン故障の有無だけでなく、オープン故障が生じたインターロックスイッチＳＷを特定することができる。

また、ＥＶ−ＥＣＵ４０は、ＩＮＴ端子４１ａとＧＮＤ端子４１ｂの２端子のみで、抵抗Ｒ０を含む接続回路５０の電圧を検出することができる。したがって、コネクタ４１の体格増大、ひいてはＥＶ−ＥＣＵ４０の体格増大を抑制しつつ、オープン故障が生じたインターロックスイッチＳＷを特定することができる。

なお、接続回路５０の電圧を検出するには、少なくともＩＮＴ端子４１ａを有せばよい。インターロックスイッチＳＷ及び抵抗Ｒ０による直列回路の一端を、高圧機器３０のそれぞれのグランドに接続し、他端をＩＮＴ端子４１ａに接続する構成とすれば、接続回路５０の電圧を検出することができる。しかしながら、本実施形態に示したように、ＧＮＤ端子４１ｂに接続する構成とすると、高圧機器３０のそれぞれにおいて直列回路のグランドが共通となり、接続回路５０の電圧を精度良く検出することができる。

また、本実施形態では、ＥＶ−ＥＣＵ４０がフェイルセーフ部４３２を有している。フェイルセーフ部４３２は、オープン故障が特定されたインターロックスイッチＳＷに対応する高圧機器３０の動作を禁止する。したがって、故障したインターロックスイッチＳＷの高圧機器３０に応じたレベル（ランク）のフェイルセーフ処理を実行することができる。

たとえばインターロックスイッチＳＷ１のオープン故障時には、リレー６０を遮断し、ＡＣ充電器３１による高圧バッテリ３４の充電を禁止することができる。インターロックスイッチＳＷ２，ＳＷ３の少なくとも一方のオープン故障時には、リレー６１を遮断し、リアインバータ３２の動作を禁止することができる。すなわち、前輪１１のみによる走行とすることができる。インターロックスイッチＳＷ４，ＳＷ６の少なくとも一方のオープン故障時には、リレー６２を遮断し、高圧バッテリ３４からの電力の供給を禁止することができる。すなわち、走行停止とすることができる。インターロックスイッチＳＷ５，ＳＷ７の少なくとも一方のオープン故障時には、リレー６３を遮断し、フロントインバータ３７の動作を禁止することができる。すなわち、後輪１２のみによる走行とすることができる。

また、本実施形態によれば、インターロックスイッチＳＷのオープン故障だけでなく、ＩＮＴ端子４１ａの天絡、地絡も検出することができる。これにより、たとえばサービス性を向上することができる。

（第２実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した故障検出装置及び電源システム２０と共通する部分についての説明は省略する。

図９及び図１０に示すように、本実施形態では、複数のインターロックスイッチＳＷが直列に接続されて接続回路５０が構成されている。また、インターロックスイッチＳＷのそれぞれに、抵抗Ｒ０が並列に接続されている。そして、抵抗Ｒ０を含む接続回路５０の一端がＥＶ−ＥＣＵ４０のＩＮＴ端子４１ａに接続され、他端がＧＮＤ端子４１ｂに接続されている。

本実施形態でも、抵抗Ｒ１〜Ｒ７の抵抗値は、接続回路５０の電圧が、インターロックスイッチＳＷ１〜ＳＷ７の開閉の組み合わせで互いに異なる値となるように設定されている。換言すれば、抵抗Ｒ１〜Ｒ７を含む接続回路５０の合成抵抗が、インターロックスイッチＳＷ１〜ＳＷ７の開閉の組み合わせで互いに異なる値となるように、抵抗Ｒ１〜Ｒ７の抵抗値が設定されている。たとえば内部電源、抵抗Ｒｄ、及び抵抗Ｒ０（Ｒ１〜Ｒ７）の値が、先行実施形態と同じ値とされている。

図１１に示すように、検出電圧が０．３２７〜０．３５２ボルト（Ｖ）の範囲内の場合、故障特定部４３１は、すべてのインターロックスイッチＳＷが正常であると判定する。検出電圧が０．６０３〜０．６４７ボルトの範囲内の場合、故障特定部４３１は、インターロックスイッチＳＷ１にオープン故障が生じたことを特定する。検出電圧が１．２１３〜１．２８８ボルトの範囲内の場合、故障特定部４３１は、インターロックスイッチＳＷ２にオープン故障が生じたことを特定する。検出電圧が１．８２８〜１．９２２ボルトの範囲内の場合、故障特定部４３１は、インターロックスイッチＳＷ３にオープン故障が生じたことを特定する。

また、検出電圧が４．７５ボルト以上の場合、故障特定部４３１は、ＩＮＴ端子４１ａに天絡が生じていると判定する。このように、故障特定部４３１は、天絡を検出する。それ以外の構成は、先行実施形態と同じである。

このように、本実施形態によっても、先行実施形態と同等の効果を奏することができる。たとえば、ＥＶ−ＥＣＵ４０が、接続回路５０の検出電圧に基づいて、オープン故障の有無だけでなく、オープン故障が生じたインターロックスイッチＳＷを特定することができる。また、ＥＶ−ＥＣＵ４０は、ＩＮＴ端子４１ａとＧＮＤ端子４１ｂの２端子のみで、抵抗Ｒ０を含む接続回路５０の電圧を検出することができるため、コネクタ４１の体格増大、ひいてはＥＶ−ＥＣＵ４０の体格増大を抑制することができる。また、接続回路５０の電圧を精度良く検出することができる。

特に本実施形態では、複数のインターロックスイッチＳＷを直列に接続するため、ハーネス長（配線長）を短くすることもできる。これにより、コストを低減することもできる。

また、フェイルセーフ部４３２が、オープン故障のインターロックスイッチＳＷに対応する高圧機器３０の動作を禁止する。したがって、故障したインターロックスイッチＳＷの高圧機器３０に応じたレベルのフェイルセーフ処理を実行することができる。

また、インターロックスイッチＳＷのオープン故障だけでなく、ＩＮＴ端子４１ａの天絡も検出することができる。これにより、サービス性を向上することができる。

また、図１２の変形例に示す構成を採用することもできる。図１２では、ＧＮＤ端子４１ｂとＥＶ−ＥＣＵ４０内のグランドとの間に、抵抗Ｒｇが配置されている。これによれば、ＩＮＴ端子４１ａが地絡したときに、検出電圧が０ボルトにならない。したがって、インターロックスイッチＳＷが直列接続された接続回路５０において、ＩＮＴ端子４１ａの地絡検出も可能となる。

この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。

接続回路５０を構成するインターロックスイッチＳＷが設けられる高圧機器３０としては、上記例に限定されない。たとえば上記した高圧機器３０のうちの一部のインターロックスイッチＳＷによって接続回路５０が構成されてもよい。たとえばジャンクションボックス３３，３５及びＤＣＤＣコンバータ３６のインターロックスイッチＳＷにより、接続回路５０が構成されてもよい。

ＥＶ−ＥＣＵ４０がフェイルセーフ部４３２を有する例を示したが、これに限定されない。少なくとも、電圧検出部４３０及び故障特定部４３１を有せばよい。

ＥＶ−ＥＣＵ４０が、故障検出部４２を有する例を示したが、これに限定されない。たとえば高圧機器３０のひとつに故障検出部４２を設けてもよい。

１０…車両、１１…前輪、１２…後輪、２０…電源システム、３０…高圧機器、３１…ＡＣ充電器、３１ａ…充電コネクタ、３２…リアインバータ、３３…ジャンクションボックス、３４…高圧バッテリ、３５…ジャンクションボックス、３６…ＤＣＤＣコンバータ、３７…フロントインバータ、４０…ＥＶ−ＥＣＵ、４１…コネクタ、４１ａ…ＩＮＴ端子、４１ｂ…ＧＮＤ端子、４２…故障検出部、４３…マイコン、４３０…電圧検出部、４３１…故障特定部、４３２…フェイルセーフ部、５０…接続回路、６０，６１，６２，６３…リレー、Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒｄ，Ｒｆ，Ｒｇ…抵抗、ＳＷ，ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７…インターロックスイッチ

Claims

車両に搭載された電源システム（２０）を構成する複数の機器（３０，３１〜３７）にそれぞれ設けられ、前記機器の脱着により開閉するインターロックスイッチ（ＳＷ、ＳＷ１〜ＳＷ７）について、故障を検出する故障検出装置であって、
複数の前記インターロックスイッチが接続されてなる接続回路（５０）の電圧が、オープン故障となる前記インターロックスイッチに応じて異なるように、前記インターロックスイッチのそれぞれに個別に接続された抵抗（Ｒ０，Ｒ１〜Ｒ７）と、
前記接続回路の電圧を検出する電圧検出部（４３０）と、
前記電圧検出部により検出された電圧に基づいて、前記インターロックスイッチのオープン故障を検出するとともにオープン故障した前記インターロックスイッチを特定する故障特定部（４３１）と、
前記故障特定部によってオープン故障した前記インターロックスイッチが特定されると、特定された前記インターロックスイッチに対応する前記機器の動作を禁止するフェイルセーフ部（４３２）と、を備える故障検出装置。
複数の前記インターロックスイッチが直列に接続され、
前記インターロックスイッチのそれぞれに、前記抵抗が並列に接続されている請求項１に記載の故障検出装置。
複数の前記インターロックスイッチが並列に接続され、
前記インターロックスイッチのそれぞれに、前記抵抗が直列に接続されている請求項１に記載の故障検出装置。
前記機器として、バッテリ（３４）と、前記バッテリと通電可能に接続された他の機器（３１〜３３，３５〜３７）と、を含み、
前記バッテリと前記他の機器との通電経路に設けられたリレー（６０〜６３）をさらに備え、
前記フェイルセーフ部は、前記リレーを制御することで、特定された前記インターロックスイッチに対応する前記機器の動作を禁止する請求項１〜３いずれか１項に記載の故障検出装置。
前記他の機器として、充電器（３１）を含み、
前記充電器に設けられた前記インターロックスイッチがオープン故障したと特定された場合、前記フェイルセーフ部は、前記充電器に対応する前記リレーを通電遮断状態に制御して、前記充電器からの充電を禁止する請求項４に記載の故障検出装置。
前記他の機器として、前輪用モータを駆動させるフロントインバータ（３７）を含み、
前記フロントインバータに設けられた前記インターロックスイッチがオープン故障したと特定された場合、前記フェイルセーフ部は、前記フロントインバータに対応する前記リレーを通電遮断状態に制御して、前記フロントインバータの動作を禁止する請求項４又は請求項５に記載の故障検出装置。
前記他の機器として、後輪用モータを駆動させるリアインバータ（３２）を含み、
前記リアインバータに設けられた前記インターロックスイッチがオープン故障したと特定された場合、前記フェイルセーフ部は、前記リアインバータに対応する前記リレーを通電遮断状態に制御して、前記リアインバータの動作を禁止する請求項４〜６いずれか１項に記載の故障検出装置。
前記バッテリに設けられた前記インターロックスイッチがオープン故障したと特定された場合、前記フェイルセーフ部は、前記バッテリに対応する前記リレーを通電遮断状態に制御して、前記バッテリによる充放電を禁止する請求項４〜７いずれか１項に記載の故障検出装置。