JP6986402B2 - 制御装置および故障判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置および故障判定方法に関する。

従来、電気自動車等の車両においてモータと蓄電池の電流経路に並列接続された複数のリレーを制御し、蓄電池の充放電を制御する制御装置がある。かかる制御装置では、リレーの電圧に基づいて当該リレーの故障を判定する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−２２０４４６号公報

しかしながら、従来技術では、全てのリレーを同時に開閉させるため、車両の停車時にリレーの故障の判定を行う必要があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両の停車時以外にリレーの故障を判定することができる制御装置および故障判定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために本発明は、制御装置において取得部と、判定部とを備える。前記取得部は、電流経路に並列接続された通電および遮断をそれぞれ切り替える複数のリレーの電圧を前記リレー毎に取得する。前記判定部は、前記取得部によって取得された前記電圧に基づいて前記リレー毎の故障を判定する。また、前記判定部は、非判定対象とするリレーが通電可能な状態で判定対象とするリレーの通電および遮断を切り替える。

本発明によれば、車両の停車時以外にリレーの故障を判定することができる。

図１は、故障判定方法の概要を示す図である。 図２は、リレーの具体例を示す図である。 図３は、電源システムの具体例を示す図である。 図４は、制御装置のブロック図である。 図５は、電圧センサの設置例の具体例を示す図である。 図６は、判定条件情報の具体例を示す図である。 図７は、給電制御情報の具体例を示す図である。 図８は、電流閾値の具体例を示す図である。 図９は、制御装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、実施形態に係る制御装置および故障判定方法を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

まず、図１を用いて実施形態に係る故障判定方法の概要について説明する。図１は、故障判定方法の概要を示す図である。なお、かかる故障判定方法は、図１に示す制御装置１によって実行される。

以下では、制御装置１が、車両に搭載されたモータ機能付発電機Ｍ１と、蓄電池Ｂとの電流経路Ｌに設けられるリレーＲＬ１〜ＲＬｎの故障を判定する場合について説明する。なお、以下では、リレーＲＬ１〜ＲＬｎを単にリレーＲＬとも記載する。

モータ機能付発電機Ｍ１は、例えば、車両を加速させる場合に、エンジンの動作をアシストするモータとして機能し、車両が定速走行中または回生制動中の場合に、エンジンの回転エネルギーを電力に変換して発電する発電機として機能する。

モータ機能付発電機Ｍ１によって発電された電力は、電流経路Ｌを介して蓄電池Ｂに蓄電される。また、蓄電池Ｂに蓄電された電力は、車両の走行状態に応じて電流経路Ｌを介してモータ機能付発電機Ｍ１へ供給される。

電流経路Ｌは、通電および遮断をそれぞれ切り替える複数のリレーＲＬ１〜ｎを有する。リレーＲＬ１〜ｎには、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２がそれぞれ直列接続される。

制御装置１は、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２の開閉状態開をリレーＲＬ１〜ｎ毎に制御することで、各リレーＲＬ１〜ｎの通電および遮断を切り替える。

具体的には、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２を共にオンにすると、リレーＲＬが通電可能となり、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２を共にオフにすると、リレーＲＬの通電が遮断される。つまり、各リレーＲＬ１〜ｎは、電流経路Ｌの通電および遮断を切り替えるスイッチＳＷとして機能する。なお、リレーＲＬの構成の詳細については、図２を用いて後述する。

また、各リレーＲＬは、一度に通電可能な電流容量（以下、許容電流とも記載する）が決まっている。このため、電流経路Ｌに複数のリレーＲＬが並列接続される。これにより、上記の許容電流を増やすことで、電流経路Ｌに大電流を流すことが可能となる。

ここで、従来技術では、全てのリレーを同時に切り替える制御を行っていた。このため、従来技術では、車両の走行に支障をきたさないように車両の停車時にリレーの故障の判定を行う必要があった。

そこで、実施形態に係る故障判定方法では、車両の停車時以外、すなわち、車両の走行時においてもリレーの故障の判定を行うことを可能とした。つまり、実施形態に係る故障判定方法では、各リレーＲＬを個別に切り替え可能とすることで、故障の非判定対象とするリレーＲＬについて車両の走行に応じた通常の制御を行う。

具体的には、実施形態に係る故障判定方法では、故障の判定対象とするリレーＲＬの通電および遮断を切り替えて通電時および遮断時におけるかかるリレーＲＬの電圧をそれぞれ取得する。図１に示す例では、非判定対象であるリレーＲＬ２〜ＲＬｎを通電状態にした状態で、判定対象であるリレーＲＬ１の通電および遮断を切り替える。

これにより、リレーＲＬ１を遮断したとしても、電流経路Ｌに流れる電流は、リレーＲＬ２〜ＲＬｎを介して通電することが可能となる。つまり、実施形態に係る故障判定方法では、電流経路Ｌの通電を確保しつつ、リレーＲＬ１の故障の判定を行うことが可能となる。

また、故障判定方法では、故障の判定対象とするリレーＲＬの通電時の電圧が「０」である場合にはリレーＲＬがオフであることを示すため、リレーのオープン故障として判定し、遮断時の電圧が「０」以外である場合には、リレーＲＬがオンであることを示すため、リレーＲＬのショート故障として判定する。

このように、実施形態に係る故障判定方法では、各リレーＲＬを個別に切り替えることで、故障の判定対象とするリレーＲＬ（図１ではＲＬ１）以外のリレーＲＬ（図１ではＲＬｂ〜ＲＬｎ）に対して通常の制御を行うことが可能となる。

したがって、実施形態に係る故障判定方法では、車両の停車時以外であっても、リレーＲＬの故障を判定することが可能となる。

次に、図２を用いてリレーＲＬの具体例について説明する。図２は、リレーＲＬの具体例を示す図である。図２に示すように、例えば、各リレーＲＬは、直列接続された第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２を備える。

第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。また、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２のそれぞれのソース・ドレイン間には、互いに順方向が逆向きの寄生ダイオードＤ１、Ｄ２が接続される。

第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２の双方にゲート電圧を印加すると、リレーＲＬはオンとなり、モータ機能付発電機Ｍ１および蓄電池Ｂ間で高電位側から低低電位側へ電流が流れる。また、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２へゲート電圧を印加しない場合、リレーＲＬはオフとなり、モータ機能付発電機Ｍ１および蓄電池Ｂ間の電流経路Ｌの通電が遮断されることとなる。

なお、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２は、ＭＯＳＦＥＴに限られず、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの他の電荷効果トランジスタであってもよい。

次に、図３を用いて電流経路Ｌの具体例について説明する。図３は、電源システム１００の構成例を示す図である。図３に示すように、電源システム１００は、モータ機能付発電機Ｍ１、スタータＭ２、補機Ｍ３、第１蓄電池Ｂ１および第２蓄電池Ｂ２を備える。

第１蓄電池Ｂ１は、第２蓄電池Ｂ２よりも瞬間的な大電流放電に対する耐性が高く、第２蓄電池Ｂ２よりも充放電効率が低い蓄電池であり、例えば、鉛バッテリである。

第２蓄電池Ｂ２は、第１蓄電池Ｂ１よりも瞬間的な大電流放電に対する耐性が低く、第１蓄電池Ｂ１よりも充放電効率が高い蓄電池であり、例えば、リチウムイオンバッテリやキャパシタ等である。なお、第１蓄電池Ｂ１および第２蓄電池Ｂ２が上述した蓄電池Ｂにそれぞれ対応する。

スタータＭ２は、停止中のエンジンを回転させて始動させる始動装置である。本実施例では、図４にて後述するイグニッションスイッチオン後のエンジンの初回始動のときにスタータＭ２が使用される。補機Ｍ３は、定常的に、または比較的長時間継続して電力を消費する車載器であり、例えば、車両に設けられるカーナビゲーション装置、テレビ装置、ラジオ装置、オーディオ装置、および空調装置等である。

また、本実施例では、アイドリングストップ時からエンジンを再始動する場合、モータ機能付発電機Ｍ１によってエンジンが再始動される。すなわち、エンジンの初回始動時には、スタータＭ２によってエンジンが始動し、再始動時には、モータ機能付発電機Ｍ１によってエンジンが始動する。

また、モータ機能付発電機Ｍ１と、第１蓄電池Ｂ１との間の電流経路Ｌ１には、第１スイッチＳＷ１が設けられ、モータ機能付発電機Ｍ１と、第２蓄電池Ｂ２の電流経路Ｌ２には、第２スイッチＳＷ２が設けられる。

第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２は、上記のＳＷに対応する（図１および図２参照）。つまり、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２は、それぞれ複数のリレーＲＬで構成される。

また、第１スイッチＳＷ１および第１蓄電池Ｂ１間には、電流経路Ｌ１に流れる電流値を検出する電流センサ５２ａが設けれ、第２スイッチＳＷ２および第２蓄電池Ｂ２間には、電流経路Ｌ２に流れる電流値を検出する電流センサ５２ｂが設けられる。

次に、図４を用いて制御装置１の構成について説明する。図４は、制御装置１のブロック図である。制御装置１は、電圧センサ５１ａ〜５１ｃ、電流センサ５２ａ，５２ｂ，スタータスイッチ５３、イグニッションスイッチ（以下、「ＩＧ５４」と記載する）、ブレーキセンサ５５、速度センサ５６、およびアクセルセンサ５７と接続される。

電圧センサ５１ａは、各リレーＲＬに設けられた第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２間の中間電圧を検出し、検出結果を制御装置１へ出力するセンサである。

また、電圧センサ５１ｂおよび電圧センサ５１ｃは、第１スイッチング素子Ｑ１およびモータ機能付発電機Ｍ１の端子間電圧、第２スイッチング素子Ｑ２および蓄電池Ｍの端子間電圧をそれぞれ検出し、検出結果を制御装置１へ出力するセンサである。なお、電圧センサ５１ａ〜５１ｃの設置例については図５を用いて後述する。

電流センサ５２ａ，５２ｂは、上述したように電流経路Ｌ１および電流経路Ｌ２に流れる電流値をそれぞれ検出し、検出結果を制御装置１へ出力するセンサである。

スタータスイッチ５３は、電源システム１００が搭載される車両のエンジンの始動と停止とを手動で切り替えるスイッチである。スタータスイッチ５３は、エンジンが始動状態であるか否かを示す情報を制御装置１へ出力する。ＩＧ５４は制御装置１を含む車両の制御系に第１蓄電池Ｂ１から電力を供給する電源スイッチである。

ブレーキセンサ５５は、車両を減速および停止させる制動装置の作動状態を検知し、検知結果を制御装置１へ出力するセンサである。速度センサ５６は、車両の走行速度を検知し、検知結果を制御装置１へ出力するセンサである。アクセルセンサ５７は、車両のアクセルペダルの操作状態を検知し、検知結果を制御装置１へ出力するセンサである。

制御装置１は、制御部２と、記憶部３とを備える。制御部２は、取得部２１と、判定部２２とを備える。制御部２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Desk Drive）、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種回路を含む。

コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部２の取得部２１および判定部２２として機能する。

また、制御部２の取得部２１および判定部２２の少なくとも一つまたは全てをＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

また、記憶部３は、例えば、ＲＯＭおよびＨＤＤに対応する。ＲＯＭおよびＨＤＤは、判定条件情報３１および給電制御情報３２を記憶することができる。なお、制御部２は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して各種情報を取得することとしてもよい。

制御部２の取得部２１は、電圧センサ５１ａ〜５１ｃから電圧値をそれぞれ取得し、電流センサ５２ａ，５２ｂから電流値をそれぞれ取得する。取得部２１によって取得された電圧および電流に関する情報は、判定部２２へ出力される。

判定部２２は、取得部２１によって取得された電圧に基づいてリレーＲＬ毎に故障を判定する。具体的には、判定部２２は、非判定対象とするリレーＲＬを通電可能な状態で、判定対象とするリレーの通電および遮断を切り替えることで、当該判定対象とするリレーＲＬの故障を判定する。

ここで、図５および図６を用いて判定部２２の判定処理の具体例について説明する。図５は、電圧センサ５１の設置例の具体例を示す図である。図６は、判定条件情報３１の具体例を示す図である。

図５に示すように、電圧センサ５１ａは、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２間に接続される。つまり、電圧センサ５１は、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２間の中間電圧Ｖｏを検出するセンサである。

また、電圧センサ５１ｂは、第１スイッチング素子Ｑ１の上流側（モータ機能付発電機Ｍ１側）の電圧Ｖａを検出するセンサであり、電圧センサ５２ｃは、第２スイッチング素子Ｑ２の下流側（蓄電池Ｂ側）の電圧Ｖｂを検出するセンサである。

なお、ここでは、説明を簡単にするため、電圧センサ５１ａ〜５１ｃが１つのリレーＲＬについて電圧を検出する場合について示しているが、電圧センサ５１ａ〜５１ｃは、全てのリレーＲＬについてそれぞれの電圧を個別に検出することができる。

ここで、図６に示すように、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２が共にオフである場合、電圧センサ５１が検出する中間電圧Ｖｏは、「０」となるはずである。

このため、判定部２２は、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２を共にオフにした状態で、電圧センサ５１が検出する中間電圧Ｖｏが「０」でなかった場合に、第１スイッチング素子Ｑ１または第２スイッチング素子Ｑ２のうち少なくとも一方の故障として判定する。

具体的には、判定部２２は、中間電圧Ｖｏ＝Ｖａである場合、第１スイッチング素子Ｑ１のショート故障として判定する。また、判定部２２は、中間電圧Ｖｏ＝Ｖｂである場合、第２スイッチング素子Ｑ２のシュート故障として判定する。

なお、判定部２２は、中間電圧Ｖｏ＝（Ｖａ＋Ｖｂ）／２である場合には、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２の双方をショート故障と判定する。このように、判定部２２は、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２をオフにすることで、ショート故障を判定することができる。

また、判定部２２は、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２が共にオンである場合の中間電圧Ｖｏに基づいて第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２のオープン故障を判定する。

具体的には、判定部２２は、中間電圧Ｖｏ＝Ｖａである場合、第２スイッチング素子Ｑ２のオープン故障として判定し、中間電圧Ｖｏ＝Ｖｂである場合、第１スイッチング素子Ｑ１のオープン故障として判定する。

また、判定部２２は、この場合の中間電圧Ｖｏ＝０である場合、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２の双方がオープン故障であると判定する。

このように、制御装置１では、電圧センサ５１で中間電圧Ｖｏを検出するため、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２についてショートおよびオープンの故障をそれぞれ判定することが可能となる。言い換えれば、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２の故障の詳細まで判定することが可能となる。

図４の説明に戻り、判定部２２について説明を続ける。判定部２２は、記憶部３に記憶された給電制御情報３２に基づいて電源システム１００の給電を制御する。

具体的には、まず、判定部２２は、スタータスイッチ５３、ＩＧ５４、ブレーキセンサ５５、速度センサ５６およびアクセルセンサ５７から入力される情報（以下、まとめて走行情報と記載する）に基づいて車両の走行状態を判定する。

そして、判定部２２は、走行状態および給電制御情報３２に基づいて第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を制御することで、電源システム１００の給電を制御する。

ここで、図７を用いて給電制御情報３２の具体例について説明する。図７は、給電制御情報３２の具体例を示す図である。図７に示すように、給電制御情報３２は、車両の走行状態に応じた、エンジン、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２のそれぞれの状態が規定された情報である。

例えば、走行状態は、初回始動、定常走行、減速回生、モータアシスト、アイドリングストップ（以下、「ＩＳ」と記載する）および再始動がある。初回始動は、車両が駐車されてから、最初に車両のエンジンが始動される状態である。

判定部２２は、ＩＧ５４がオンになりスタータスイッチ５３によってエンジンが始動された場合に、初回始動であると判定する。この場合、判定部２２は、第１スイッチＳＷ１をオフ（遮断）にし、第２スイッチＳＷ２をオフにする。

これにより、第２蓄電池Ｂ２ではなく第１蓄電池Ｂ１からスタータＭ２および補機Ｍ３へ電力が流れ、エンジンを起動させるとともに、補機Ｍ３を作動させる。

また、定常走行は、車両がモータ機能付発電機Ｍ１のモータ機能のアシストを受けずに、定速走行している状態である。判定部２２は、アクセルが一定の踏込量で踏み込まれた状態を維持し、かつ車両が一定の速度で走行している場合に、定常走行であると判定する。

かかる場合、判定部２２は、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を共にオン（通電）にする。減速回生は、車両が回生制動によって減速している状態である。判定部２２は、アクセルが踏まれておらず、車両の走行速度が低下する場合に、減速回生であると判定する。

かかる場合に、判定部２２は、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を共にオンにする。これにより、モータ機能付発電機Ｍ１で発電された電力を第１蓄電池Ｂ１および第２蓄電池Ｂ２へ充電することが可能となる。

なお、かかる場合に、判定部２２は、第１蓄電池Ｂ１および第２蓄電池Ｂ２の残容量（いわゆるＳＯＣ；State Of Charge）に基づいて第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２のうち、一方のスイッチのみをオンにするようにしてもよい。

具体的には、判定部２２は、第１蓄電池Ｂ１の残容量が多い場合に、第２スイッチＳＷ２のみをオン（第１スイッチＳＷ１はオフ）にして第２蓄電池Ｂ２のみを充電し、第２蓄電池Ｂ２の残容量が多い場合には、第１スイッチＳＷ１のみをオン（第２スイッチＳＷ２はオフ）にして第１蓄電池Ｂ１のみを充電することもできる。

モータアシストは、車両がモータ機能付発電機Ｍ１のモータ機能のアシストを受けて走行中である状態である。判定部２２は、アクセルの踏込量が増大し、かつ車両の走行速度が上昇する場合に、モータアシストと判定する。この場合、判定部２２は、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を共にオンにする。

ＩＳは、アクセサリへの通電を継続したまま、エンジンを自動的に停止させた状態である。判定部２２は、車両が停止し、ブレーキが踏まれた状態が所定時間経過した場合に、ＩＳであると判定する。この場合、判定部２２は、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を共にオンにする。

再始動は、ＩＳからエンジンを再始動させる状態である。判定部２２は、ＩＳのときにブレーキの踏み込みが解除される場合、または、ＩＳでアクセルが踏み込まれる場合に、再始動と判定する。

この場合、判定部２２は、第１スイッチＳＷ１をオフにし、第２スイッチＳＷ２をオンにする。これにより、第２蓄電池Ｂ２からモータ機能付発電機Ｍ１へ電力を供給し、モータ機能付発電機Ｍ１からエンジンを再始動させる。

このように、判定部２２は、車両の走行状態に応じて第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を制御することで、電源システム１００を制御することができる。

ところで、上述したように、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２は、それぞれ複数のリレーＲＬ（図２参照）で構成される。また、各リレーＲＬは、それぞれ規定された許容電流を有し、各リレーＲＬの並列する数を増やすことで許容電流の総和を増やすことが可能である。

つまり、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を構成するリレーＲＬの数は、電流経路Ｌ１および電流経路Ｌ２に流れる電流の最大値に応じて決定することが可能である。

図７に示した給電制御情報３２の例では、再始動時に第２スイッチＳＷ２（電流経路Ｌ２）に流れる電流が最大となる。より詳細には、電流経路Ｌ２には、再始動時において第２蓄電池Ｂ２からモータ機能付発電機Ｍ１へ流れる電流が最大となる。

なお、電流経路Ｌ１に流れる電流の最大値は、再始動時に第２スイッチＳＷ２（電流経路Ｌ２）に流れる電流の最大値より小さい。そのため、電流経路Ｌ１に流れる電流の最大値は、前述した第１スイッチＳＷ１がＯＮとなる各種走行状態のときに流れる電流の最大値を予め計測あるいは想定することで求められる。

このため、第１スイッチＳＷ１を構成するリレーＲＬの個数は、電流経路Ｌ１に流れる電流の最大値に基づき決定することができ、第２スイッチＳＷ２を構成するリレーＲＬの個数は再始動時に電流経路Ｌ２に流れる電流の最大値に基づき決定することができる。

また、制御装置１では、図６にて既に説明したように、各リレーＲＬの故障を判定する際に、リレーＲＬをオフ（遮断）する。このため、制御装置１では、電流経路Ｌ１または電流経路Ｌ２に流れる実際の電流値が所定の電流閾値Ｔｈ未満である場合に、リレーＲＬの故障を判定する。

図８は、電流閾値Ｔｈの具体例を示す図である。なお、図８では、１マスが１つのリレーＲＬが有する許容電流であるものとする。また、図８では、電流経路Ｌ１（または電流経路Ｌ２）に流れる電流値Ａｏにハッチングを施している。

また、第１スイッチＳＷ１を構成するリレーＲＬの許容電流の総和を最大許容電流Ａｍとして示す。ここで、図８に示すように、電流閾値Ｔｈは、最大許容電流Ａｍから少なくとも１つのリレーＲＬの許容電流を減算した値である。

言い換えれば、電流閾値Ｔｈは、少なくとも１つのリレーＲＬを遮断したとしても、残余のリレーＲＬにそれぞれ流れる電流が許容電流未満となる値である。つまり、判定部２２は、故障の判定対象とする少なくとも１つのリレーＲＬを遮断したとしても、残余のリレーＲＬに過電流が流れない場合に、リレーＲＬの故障の判定を行う。

これにより、残余のリレーＲＬのそれぞれには、故障判定時に許容電流を超えた過電流が流れないので、かかるリレーＲＬを保護しつつ、故障の判定を行うことが可能となる。

また、判定部２２は、電流値Ａｏに応じて故障の判定対象となるリレーＲＬの個数を決定する。ここで、かかるリレーＲＬの個数とは、１度に故障の判定を行うリレーＲＬの数を示す。図８に示す例では、電流値Ａｏが３つのリレーＲＬの許容電流内に収まる場合を示している。

このため、判定部２２は、例えば、３つのリレーＲＬ１〜ＲＬ３をオンにし、電流値Ａｏ分の通電を確保しつつ、残余のリレーＲＬについて故障判定を行う。

これにより、リレーＲＬを確実に保護しつつ、故障の判定対象となるリレーＲＬについて故障の判定を正常に行うことが可能となる。また、電流値Ａｏに基づいて判定対象となるリレーＲＬの個数を決定することで、１度に複数個のリレーＲＬについて故障の判定を行うことができるため、故障の判定に要する時間を短縮することが可能となる。

次に、図９を用いて実施形態に係る制御装置１が実行する処理手順について説明する。図９は、制御装置１が実行する処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、制御装置１によるリレーＲＬの故障判定処理について説明する。

図９に示すように、まず、判定部２２は、電流値Ａｏを取得し（ステップＳ１０１）、電流値Ａｏが電流閾値Ｔｈ未満か否かを判定する（ステップＳ１０２）。判定部２２は、電流値Ａｏが電流閾値以上であった場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、ステップＳ１０１の処理を継続して行う。

また、電流値Ａｏが電流閾値Ｔｈ未満であった場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、判定部２２は、電流値Ａｏに応じて判定対象とするリレーＲＬの数を決定する（ステップＳ１０３）。

続いて、判定部２２は、判定対象となるリレーＲＬの第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２をオフにし（ステップＳ１０４）、中間電圧Ｖｏ＝０か否かを判定する（ステップＳ１０５）。

ここで、中間電圧Ｖｏ＝０でない場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、リレーＲＬのショート故障と判定する（ステップＳ１０６）。すなわち、判定部２２は、中間電圧Ｖｏ＝Ｖａであれば、第１スイッチング素子Ｑ１のショート故障であり、中間電圧Ｖｏ＝Ｖｂであれば、第２スイッチング素子Ｑ２のショート故障として判定する。

また、判定部２２は、中間電圧Ｖｏ＝０である場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６の処理を省略する。続いて、判定部２２は、判定対象となるリレーＲＬの第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２をオンにし（ステップＳ１０７）、中間電圧Ｖｏ＝（Ｖａ＋Ｖｂ）／２か否かを判定する（ステップＳ１０８）。

ここで、中間電圧Ｖｏ＝（Ｖａ＋Ｖｂ）／２でなかった場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、リレーＲＬのオープン故障と判定する（ステップＳ１０９）。すなわち、判定部２２は、中間電圧Ｖｏ＝Ｖａであれば、第２スイッチング素子Ｑ２のオープン故障であり、中間電圧Ｖｏ＝Ｖｂであれば、第１スイッチング素子Ｑ１のオープン故障として判定する。

また、判定部２２は、中間電圧Ｖｏ＝（Ｖａ＋Ｖｂ）／２である場合は（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、ステップＳ１０９の処理を省略する。続いて、判定部２２は、全てのリレーＲＬについて判定済みか否かを判定する（ステップＳ１１０）。

ここで、判定部２２は、全てのリレーＲＬについて判定済みである場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、処理を終了する。また、判定部２２は、全てのリレーＲＬについて判定済みでない場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、電流値Ａｏが電流閾値Ｔｈ未満は継続中か否かを判定する（ステップＳ１１１）。

ここで、判定部２２は、電流値Ａｏが電流閾値Ｔｈ未満は継続中である場合（ステップＳ１１１，Ｙｅｓ）、判定対象のリレーを切り替えてステップＳ１０４以降の処理を継続して行うこととなる。一方、電流値Ａｏが電流閾値Ｔｈ以上である場合（ステップＳ１１１，Ｎｏ）、処理を終了する。なお、この場合に、判定部２２は、次回の故障判定処理において、今回の故障判定を行っていないリレーＲＬから優先的に故障の判定を行うようにしてもよい。

また、制御装置１は、上記のショート故障判定（ステップＳ１０４〜Ｓ１０６）およびオープン故障判定（ステップＳ１０７〜Ｓ１０９）の処理について、逆の順番で行うようにすることにしてもよい。すなわち、制御装置１は、オープン故障判定を行った後に、ショート故障判定を行うようにしてもよい。

上述したように、実施形態に係る制御装置１は、取得部２１と、判定部２２とを備える。取得部２１は、電流経路Ｌに並列接続された通電および遮断をそれぞれ切り替える複数のリレーＲＬの電圧をリレーＲＬ毎に取得する。判定部２２は、取得部２１によって取得された電圧に基づいてリレーＲＬ毎の故障を判定する。また、判定部２２は、非判定対象とするリレーＲＬが通電可能な状態で判定対象とするリレーＲＬの通電および遮断を切り替える。したがって、実施形態に係る制御装置１によれば、車両の停車時以外にリレーＲＬの故障を判定することができる。

ところで、上述した実施形態では、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２間の中間電圧Ｖｏに基づいてリレーＲＬの故障を判定する場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２間の電流に基づいて各リレーＲＬの故障を判定することにしてもよい。かかる場合であっても、車両の停車時以外にリレーＲＬの故障を判定することが可能である。

また、上述した実施形態では、車両の電源システム１００内のリレーＲＬの故障を判定する場合について説明したが、これに限られない。すなわち、双方向に電流を通電させる電流経路に設けられたリレーＲＬであれば、本発明を適用することが可能である。また、実施形態に係る制御装置１は、コンバータを含む電源システム１００のリレーＲＬの故障を判定する場合についても適用することが可能である。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な様態は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲および、その均等物によって定義される統括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変化が可能である。

１ 制御装置
２１ 取得部
２２ 判定部
１００ 電源システム
Ｍ１ モータ機能付発電機
Ｍ２ スタータ
Ｍ３ 補機
Ｂ 蓄電池
Ｂ１ 第１蓄電池
Ｂ２ 第２蓄電池
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２ 電流経路
ＳＷ１ 第１スイッチ
ＳＷ２ 第２スイッチ
Ｑ１ 第１スイッチング素子
Ｑ２ 第２スイッチング素子

Claims (6)

1. 第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とが直列接続されたリレーであって、電流経路に並列接続された通電および遮断をそれぞれ切り替える複数のリレーの両端それぞれの電圧と、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中間電圧を前記リレー毎に取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された前記両端それぞれの電圧と前記中間電圧とに基づいて、非判定対象とするリレーが通電可能な状態において判定対象とするリレーの通電および遮断を切り替えた状態で前記リレー毎に故障を判定する判定部と
   を備え、
   前記判定部は、
   前記判定対象とする前記リレーの前記両端それぞれの電圧と、前記中間電圧とに応じて、当該リレーの前記第１スイッチング素子または前記第２スイッチング素子のいずれかのショート故障またはオープン故障を判定すること
   を特徴とする制御装置。
2. 前記判定部は、
   前記判定対象とする前記リレーの前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子をそれぞれオフとした状態で、前記第１スイッチング素子側の電圧と、前記中間電圧が等しい場合に、前記第１スイッチング素子のショート故障と判定し、前記第２スイッチング素子側の電圧と、前記中間電圧が等しい場合に、前記第２スイッチング素子のショート故障と判定し、前記第１スイッチング素子側の電圧と前記第２スイッチング素子側の電圧とを平均した値が前記中間電圧と等しい場合、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ショート故障と判定すること
   を特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記判定部は、
   前記判定対象とする前記リレーの前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子をそれぞれオンとした状態で、前記第１スイッチング素子側の電圧と、前記中間電圧が等しい場合に、前記第２スイッチング素子のオープン故障と判定し、前記第２スイッチング素子側の電圧と、前記中間電圧が等しい場合に、前記第１スイッチング素子のオープン故障と判定し、前記中間電圧が０である場合、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オープン故障と判定すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記取得部は、
   前記電流経路に流れる電流値を取得し、
   前記判定部は、
   前記取得部によって取得された前記電流値が少なくとも１つの前記リレーを遮断した場合における残りの前記リレーの許容電流の総和である電流閾値未満である場合に、前記故障を判定すること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載の制御装置。
5. 前記判定部は、
   前記電流値に基づいて前記判定対象とするリレーの個数を決定すること
   を特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とが直列接続されたリレーであって、電流経路に並列接続された通電および遮断をそれぞれ切り替える複数のリレーの両端それぞれの電圧と、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中間電圧を前記リレー毎に取得する取得工程と、
   前記取得工程によって取得された前記両端それぞれの電圧と前記中間電圧とに基づいて、非判定対象とするリレーが通電可能な状態において判定対象とするリレーの通電および遮断を切り替えた状態で前記リレー毎に故障を判定する判定工程と
   を含み、
   前記判定工程は、
   前記判定対象とする前記リレーの前記両端それぞれの電圧と、前記中間電圧とに応じて、当該リレーの前記第１スイッチング素子または前記第２スイッチング素子のいずれかのショート故障またはオープン故障を判定すること
   を特徴とする故障判定方法。

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