WO2007102450A1

WO2007102450A1 - 車両駆動用電源システム

Info

Publication number: WO2007102450A1
Application number: PCT/JP2007/054148
Authority: WO
Inventors: Takaya Soma; Hiroshi Yoshida; Takeshi Mogari
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2007-09-13
Also published as: EP1992516A4; US7759817B2; CN101395027A; EP1992516A1; EP1992516B1; JP4305462B2; US20090160249A1; CN101395027B; JP2007244125A

Abstract

車両駆動用電源システムは、バッテリ（Ｂ）と、バッテリ（Ｂ）の電圧を昇圧する昇圧コンバータ（１２）と、昇圧コンバータ（１２）が昇圧した電圧が電極間に印加されるキャパシタ（４０）と、キャパシタ（４０）と昇圧コンバータ（１２）の出力との間に設けられ、キャパシタ（４０）と昇圧コンバータ（１２）との接続及び切離しを行なうシステムメインリレー（Ｃ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧ）と、昇圧コンバータ（１２）およびシステムメインリレー（Ｃ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧ）の制御を行なう制御装置（３０）とを備える。制御装置（３０）は、システムメインリレー（Ｃ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧ）に切離し指示を行なった後に昇圧コンバータ（１２）に出力の電圧を変更させて、システムメインリレー（Ｃ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧ）が正常に切離されているか否かの判定を行なう。

Description

明細書車両駆動用電源システム技術分野

この発明は、車両駆動用電源システムに関し、特に二次電池とキャパシタとを備える車両駆動用電源システムに関する。背景技術 .

駆動力源としてモータを備える電気自動車およびハイプリッド車両が近年注目されている。これらの車両では、モータに電力を供給するために比較的電圧の高ぃバッテリが搭載されており、バッテリとモータとの間には電源の接続および遮断を行なうためにリレーが配置されている。

電源投入時には、リレーが動作されて電力がモータに対して供給されることになるが、リレーをオンする際に大電流が流れると可動接点と固定接点との間に放電が発生して接点が溶着する場合がある。リレー接点が溶着した場合には、電源を遮断できないという問題が発生する。そこで、たとえば特開 2 0 0 1 - 3 2 7 0 0 1号公報に示されるように、ハイプリッド自動車等では、システム起動時にリレーを含む電源システムの異常診断を実行している。

近年、大容量の蓄電用コンデンサ（以後、キャパシタと称する）がバッテリに代わる蓄電装置として検討されている。車両においても、特性が互いに異なるバッテリとキャパシタを併用して使用することが検討されている。

キャパシタは、バッテリと同様に端子間が高電圧となり、かつモータを動かし得るエネルギを蓄積可能である。したがって、駐車時にはキャパシタとモータとを切離せるようなリレーを設けることが望ましい。

し力し、特開 2 0 0 1— 3 2 7 0 0 1号公報に示されるようなバッテリ側リレ一についてのチェックを行なって、その後同様にキャパシタ側リレーに対してもチェックを行なうのでは、時間がかかるという問題がある。つまり、バッテリ側リレーのチェック後は、平滑用コンデンサが接続されている負荷側ノードが一旦放電されてしまうので、キャパシタ側リレーのチェックの前に再度負荷側ノードを充電する必要がある。発明の開示

この発明の目的は、チェック時間が短くて済む二次電池とキャパシタとを併用する車両駆動用電源システムを提供することである。

この発明は、要約すると、車両駆動用電源システムであって、二次電池と、二次電池の電圧を昇圧する電圧変換器と、電圧変換器が昇圧した電圧が電極間に印加されるキャパシタと、キャパシタと電圧変換器の出力との間に設けられ、キヤパシタと電圧変換器との接続及び切離しを行なう第 1の接続部と、電圧変換器および第 1の接続部の制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、第.1の接続部に切離し指示を行なった後に電圧変換器に出力の電圧を変更させて、第 1の接続部が正常に切離されているか否かの判定を行なう。

好ましくは、第 1の接続部は、キャパシタの正極側を電圧変換器の正出カノードと接続する第 1のリレーと、キャパシタの負極側を電圧変換器の負出力ノードと接続する第 2のリレーとを含む。

より好ましくは、車両駆動用電源システムは、キャパシタの電圧を測定する電圧センサをさらに備える。制御装置は、.車両を走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示に応じて、第 1、第 2のリレーの一方に切離し指示を行なった後に電圧変換器の出力電圧を変更させて電圧センサの出力を観測して第 1回目の判定を行なう。

さらに好ましくは、制御装置は、第 1回目の判定を行なってから電圧変の出力電圧を元に戻して第 1、第 2のリレーを共に接続状態とし、第 1、第 2のリレーの他方に対して切離し指示を行なった後に電圧変換器の出力電圧を変更させて電圧センサの出力を観測して第 2回目の判定を行なう。

好ましくは、車両駆動用電源システムは、二次電池と電圧変換器の入力との間に設けられ、二次電池と電圧変換器との接続及び分離を行なう第 2の接続部をさらに備える。制御装置は、車両を走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示に応じて、第 1の接続部が正常に切離されている力否かを判定した後に、第 2 の接続部の動作確認を行なう。

より好ましくは、車両駆動用電源システムは、電圧変換器の出力の電圧を検知する電圧センサと、電圧変換器の出力に接続される負荷とをさらに備える。制御装置は、第 1の接続部の切離し状態が確認された後に、第 2の接続部に切離し指示を与え、かつ負荷で電力消費させて電圧センサの出力を観測して第 2の接続部の切離し動作が正常に行なわれたか否かを判定する。

好ましくは、キャパシタは、直列接続される複数の電気二重層コンデンサを含む。

• この発明は、他の局面に従うと、二次電池と、二次電池の電圧を昇圧する電圧変換器と、電圧変換器が昇圧した電圧が電極間に印加されるキャパシタと、キヤパシタと電圧変換器の出力との間に設けられ、キャパシタと電圧変換器との接続及び切離しを行なう第 1の接続部と、電圧変換器および第 1の接続部の制御を行なう制御装置とを含む、車両駆動用電源システムの制御方法であって、第 1の接続部に切離し指示を行なうステップと、切離し指示後に電圧変換器に出力の電圧を変更させて、第 1の接続部が正常に切離されているか否かの判定を行なうステップとを備える。

'より好ましくは、車両駆動用電源システムは、キャパシタの電圧を測定する電圧センサをさらに含む。切離し指示を行なうステップは、車両を走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示に応じて、第 1、第 2のリレーの一方に切離し指示を行なう。判定を行なうステップは、電圧変換器の出力電圧を変更させて電圧センサの出力を観測して第 1回目の判定を行なう。

さらに好ましくは、制御方法は、第 1回目の判定を行なってから電圧変換器の出力電圧を元に戻して第 1、第 2のリレーを共に接続状態とし、第 1、第 2のリレーの他方に対して切離し指示を行なうステップと、他方に対する切離し指示後に電圧変換器の出力電圧を変更させて電圧センサの出力を観測して第 2回目の判定を行なうステップとをさらに備える。好ましくは、車両駆動用電源システムは、二次電池と電圧変換器の入力との間に設けられ、二次電池と電圧変換器との接続及び分離を行なう第 2の接続部をさらに含む。制御方法は、車両を走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示に応じて、第 1の接続部が正常に切離されているか否かを判定した後に、第 2の接続部の動作確認を行なうステップをさらに備える。

より好ましくは、車両駆動用電源システムは、電圧変換器の出力の電圧を検知する電圧センサと、電圧変換器の出力に接続される負荷とをさらに含む。制御方法は、第 1の接続部め ^離し状態が確認された後に、第 2の接続部に切離し指示を与えるステップと、負荷で電力消費させて電圧センサの出力を観測して第 2の接続部の切離し動作が正常に行なわれたか否かを判定するステップとをさらに備える。

好ましくは、キャパシタは、直列接続さ'れる複数の電気二重層コンデンサを含む。

本発明によれば、車両駆動用電源システムのチェックが短時間で実行できる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態に係る車両の構成を示す回路図である。

図 2は、図 1の車両 1 0 0で実行されるリレーの動作確認の手順を示したフロ一チヤ一トである。

図 3は、図 2のステップ S 2の処理をより詳細に示したフローチャートである。図 4は、図 3のステップ $ 1 1における電源システムの状態を示した図である。図 5は、ステップ S 1 3において X = 5 O Vとしたときの電源システムの状態を示した図である。

図 6は、ステップ S 1 8において X = 5 0 Vとしたときの電源ステムの状態を示した図である。

図 7は、図 2のステップ S 3の処理をさらに詳細に示したフローチャートである。

図 8は、図 7のステップ S 3 2におけるデイスチャージ処理について説明するための図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本亮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返さない。

図 1は、本明の実施の形態に係る車両の構成を示す回路図である。

囪 1を参照して、車両 100は、ノッテリ Bと、キャパシタ 40と、エンジン 4と、モータジェネレータ Ml, M2と、動力分配機構 3と、車輪 2と、制御装置 30とを含む。

動力分配機構 3は、エンジン 4とモータジェネレータ Ml， M2に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分配機構としてはサンギャ、ブラネタリキヤリ-ャ、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つの回転軸がェ'ンジン 4、モータジェネレータ Ml, M 2の各回転軸にそれぞれ接続される。なおモータジェネレータ M2の回転軸は車輸 2に図示しない減速ギヤや差動ギヤによって結合されている。また動力分配機構 3の内部にモータジェネレータ M2の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。

車両 100は、さらに、バッテリ Bの負極に接続されるシステムメインリレー B— SMRGと、バッテリ Bの正極接続されるシステムメインリレー B— SM RPとを含む。システムメインリレー B— SMRG, B— SMRPは、制御装置 30から与えられる制御信号 S Eに応じて導通/非導通状態が制御される。

車両 100は、さらに、ッテリ Bの端子間の電圧 VBを測定する電圧センサ 10と、パッテリ Bに流れる電流 I Bを検知する電流センサ 11とを含む。

バッテリ Bとしては、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や燃料電池などを用いることができる。 ' ''

車両 100は、さらに、電源ライン PL 1と接地ライン SL間に接続される平滑用コンデンサ C 1と、平滑用コンデンサ C 1の両端間の電圧 V Lを検知して制御装置 30に対して出力する電圧センサ 21と、平滑用コンデンサ C 1の端子間電圧を昇圧する昇圧コンバータ 1 2と、昇圧コンバータ 12によって畀圧された電圧を平滑化する平滑用コンデンサ C 2と、平滑用コンデンサ C 2の端子間電圧 VHを検知して制御装置 30に出力する電圧センサ 13と、昇圧コンバータ 12 力ら与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータ Mlに出力するインバ一タ 14とを含む。

昇圧コンバータ 12は、一方端が電源ライン PL 1に接続されるリアクトル L 1と、電源ライン PL 2と接地ライン SL間に直列に接続される I GBT素子 Q 1, Q2と、 1 &8丁素子<31， Q 2にそれぞれ並列に接続されるダイオード D 1， D 2とを含む。

リアクトル 1の他方端は I GBT素子 Q1のエミッタおよび I GBT素子 Q 2のコレクタに接続される。ダイオード D 1のカソードは I GBT素子 Q 1のコレクタと接続され、ダイオード D 1のアノードは I GBT素子 Q1のェミッタと接続される。ダイオード D 2の力ソードは I GBT素子 Q 2のコレクタと接続され、ダイオード D 2のアノードは I GBT素子 Q 2のェミッタと接続される。インバータ 14は、昇圧コンバータ 12から昇圧された電圧を受けてたとえばエンジン 4を始動させるためにモータジェネレータ Mlを駆動する。また、インバータ 14は、エンジン 4から伝達される機械的動力によってモータジエネレータ Mlで堯電された電力を昇圧コンバータ 12に戻す。このとき昇圧コンバータ 12は、降圧回路として動作するように制御装置 30によって制御される。ィンバータ 14は、 U相アーム 15.と、 V相アーム 16と、 W相アーム 17とを含む。 U相アーム 15， V相アーム 16，および W相アーム 17は、電源ライン P L 2と接地ライン S Lとの間に並列に接続される。

U相アーム 15は、電源ライン PL 2と接地ライン SLとの間に直列接続された I GBT素子 Q3， Q4と、 I GBT素子Q3, Q 4とそれぞれ並列に接続されるダイオード D 3， D4とを含む。ダイオード D3の力ソードは I GBT素子 Q 3のコレクタと接続され、ダイオード D 3のアノードは I &8丁素子<33のェミッタと接続される。ダイオード D4の力ソードは I GBT素子 Q4のコレクタと接続され、ダイオード D 4のアノードは I GBT素子 Q 4のェミッタと接続される。

V相アーム 16は、電源ライン PL 2と接地ライン S Lとの間に直列接続された I GBT素子 Q 5, Q6と、 108丁素子(35， Q 6とそれぞれ並列に接続されるダイオード D 5, D 6とを含む。ダイオード D 5の力ソードは I GBT素子 Q 5のコレクタと接続され、ダイオード D 5のアノードは I 08丁素子<35のェミッタと接続される。ダイォード D 6の力ソードは I 0：6丁素子06のコレクタと接続され、ダイオード D 6のアノードは I 0 丁素子06のェミッタと接続される。

W相アーム 17は、電源ライン P L 2と接地ライン SLとの間に直列接続ざれた I GBT素子 Q7， Q8と、 108丁素子07, Q 8とそれぞれ並列に接続されるダイオード D 7， D 8とを含む。ダイオード D 7の力ソードは I GBT素子 Q 7のコレクタと接続され、ダイオード D 7のアノードは I GBT素子 Q7のェミッタと接続される。ダイオード D 8の力ソードは I GBT素子 Q 8のコレクタと接続され、ダイオード D 8のアノードは I 08丁素子(38のェミッタと接続される。 '

モータジェネレータ Mlは、三相の永久磁石同期モータであり、 U， V, W相のつのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、 U相コイルの他方端が I GBT素子 Q 3， Q 4の接続ノードに接続される。また V相コイルの他方端が I GBT素子 Q5， Q 6の接続ノードに接続される。また W相コイルの他方端が I GBT素子 Q 7， Q 8の接続ノードに接続される。 ·

電流センサ 24は、モータジェネレータ Mlに流れる電流をモータ電流ィ直 MC RT 1として検出し、モータ電流ィ直 MCRT 1を制御装置 30へ出力する。車両 100は、さらに、昇圧コンバータ 12に対してインバータ 14と並列的に接続されるインバータ 22と、昇圧コンバータ 12による昇圧後の電力を蓄積するキャパシタ 40と、電源ライン P L 2にキャパシタ 40の一方電極を接続するシステムメインリレー C一 SMRPと、接地ライン S Lにキャパシタ 40の他方電極を接続するシステムメインリレー C— SMRGとを含む。

図示しないが、システムメインリレー C—SMRG, C— SMRPも、制御装置 30から与えられる制御信号 S Eに応じて導通/非導通状態が制御される。車両 100は、さらに、キャパシタ 40の端子間の電圧 VCを測定する電圧センサ 44と、キャパシタ 40に流れる電流 I Cを検知する電流センサ 46とを含む。インバータ 22は車輪 2を駆動するモータジェネレータ M 2に対して昇圧コンバータ 12の出力する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 22は、回生制動に伴い、モータジェネレータ M2において発電された電力を昇圧コンバータ 12に戻す。このとき昇圧コンバータ 12は降圧回路として動作するように制御装置 30によって制御される。インバータ 22の內部の構成は、図示しないがインバータ 14と同様であり、詳細な説明は繰返さない。

制御装置 30は、トルク指令値 TR 1， TR2、モータ回転数 MRN1， MR N2、電圧 VB, VH,. VC、電し I B, I Cの各値、モータ電流値 MCRT 1 MCRT 2および起動信号 I GONを受ける。そして制御装置 30は、昇圧コンバータ 12に対して昇圧指示を行なう制御信号 PWU, 降圧指示を行なう制御信号 PWDおよび動作禁止を指示する信号 C SDNを出力する。

さらに、制御装置 30は、インバータ 1' 4に対して、昇圧コンバータ 12の出力である直流電圧をモータジェネレータ M 1を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示 PWMI 1と、モータジェネレータ Mlで発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ 12側に戻す回生指示 PWMC 1とを出力する。同様に制御装置 30は、インバータ 22に対して直流電圧をモータジエネレータ M2を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示 PWMI 2と、モータジェネレータ M 2で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ 12側に戻す回生指示 PWMC 2とを出力する。

'キャパシタ 40は、平滑用コンデンサ C 2よりも容量が大きい蓄電装置でありたとえば直列接続される複数の電気二重層コンデンサ 42を含む。なお、電気二重層コンデンサはエネルギ密度が高いが、 1セル当たりの耐圧が 2. 5〜2. 7 V程度であるので、昇圧コンパ^"タ 12が出力する 300〜650 V程度の電圧に用いるためには各セルに電圧を分担させるために複数の電気二重層コンデンサ 42のセルを直列に接続して用いる必要がある。

従来は、昇圧コンバータ 12の出力電圧のリップルを平滑化するのに十分な程度の容量、たとえば数千 μ Fの平滑用コンデンサ C 2のみを搭載していたが、これと並列に容量が、たとえば 0. 5〜2. 0 F程度のキャパシタ 40をさらに搭載する。これにより、たとえば E V走行時において追越しをするために急加速を行なおうとした場合に、モータジェネレータ M 2が車輪 2を回転させるパワーを増加しつつ、さらにこれと並行してキャパシタ 4 0で捕填されるパワーでモータジエネレータ M lを回転させてエンジン 4を始動し、エンジン 4によって発生されるパヮーをさらに加速パワーに加えることが可能となる。つまりキャパシタ 4 0は瞬時における出力可能パワーがバッテリ Bに比べると大きいので、キャパシタ 4 0 によってバッテリ Bの電力を補うことにより加速応答性をさらに改善することができる。

図 2は、図 1の車両 1 0 0で実行されるリレーの動作確認の手順を示したフロ一チャートである。

図 1、図 2を参照して、制御装置 3 0は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにこのフローチャートの処理を実行する。まずステップ S 1において制御装置 3 0は、信号 I Gを観測し、信号 I Gがオン状態からオフ状態に変化したか否かを検知する。前回この処理が実行されたときの信号 I Gの状態が記憶されている。この記憶されている状態がオン状態であり、今回この処理を実行したときの信号 I Gの状態がオフ状態であればステップ S 2処理が進み、そうでなければステップ S 4に処理が進む。

ステップ S 2では、キャパシタ 4 0側のシステムメインリレー C— SMR P , C - S MR Gの溶着チェックが実施される。

先に m明したように、車両 1 0 0に搭載される車両駆動用電源システムは、バッテリ Bと、バッテリ Bの零圧を昇圧する昇圧コンバータ 1 2と、昇圧コンパ一タ 1 2が昇圧した電圧が電極間に印加されるキャパシタ 4 0と、キャパシタ 4 0 と昇圧コンバータ 1 2の出力との間に設けられ、キャパシタ 4 0と昇圧コンバータ 1 2との接続及び切離しを行なうシステムメインリレー C— S MR P , C - S MR Gと、昇圧コンバータ 1 2およびシステムメインリレー C一 S MR P , C— S MR Gの制御を行なう制御装置 3 0とを備える。

システムメインリレー C一 S MR Pは、キャパシタ 4 0の正極側を昇圧コンパータ 1 2の正出力ノードと接続する。システムメインリレー C一 S MR Gは、キャパシタ 4 0の負極側を昇圧コンバータ 1 2の負出力ノードと接続する。ステップ S 2において、制御装置 3 0は、システムメインリレー C— S MR P に切離し指示を行なった後に昇圧コンバータ 1 2に出力の電圧を変更させて、切離したはずのシステムメインリレー C一 S MR Pが正常に切離されているか否かの判定を行なう。

車両駆動用電源システムは、キャパシタ 4 0の電圧を測定する電圧センサ 4 4 をさらに備えている。制御装置 3 0は、車両を走行 ¾T能状態から走行不可能状態に切換える指示に応じて、すなわちイダ二ッションキースィツチの準作に応じて信号 I Gがオフ状態に変化したことに応じて、システムメインリレー C一 S MR Ρに切離し堉示を行なった後に昇圧コンバータ 1 2の出力電圧を変更させて電圧センサ 4 4の出力を観測して判定を行なう。なお、走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示は、イグニッションキースィッチの操作以外であっても、無線で運転者がキーを保持していることを車両側認識可能なキーとプッシュスィッチとの組合せなどであっても良い。

制御装置 3 0はさらに、昇圧コンバータ 1 2の出力電圧を元に戻してシステムメインリレー C— S MR P , C— S MR Gを共に接続状態とする。制御装置 3 0 はその後、システムメインリレー C— S MR Gに対して切離し指示を行なった後に昇圧コンバータ 1 2の出力電圧を変更させて電圧センサ 4 4の出力を観測して判定を再度行なう。

このようにしてステップ S 2の処理が終了する。そしてステップ S 2に続いてステップ S 3の処理が行なわれる。ステップ S 3ではバッテリ側のリレーのチェックが行なわれる。

先に説明したように、車両 1 0 0に搭載される車両駆動用電源システムは、バッテリ Βと昇圧コンバータ 1 2の入力との間に設けられ、パッテリ Βと昇圧コンバータ 1 2との接続及び切離しを行なうシステムメインリレー B— SMR P， Β — S MR Gを備えている。

制御装置 3 0は、車両を走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示すなわち信号 I Gのオン状態からオフ状態への変化に応じて、ステップ S 2でシステムメインリレー C— S MR P , C— SMR Gが正常に切離されているか否かを判定した後に、ステップ S 3でシステムメインリレー Β— SMR Pの動作確認を行なう。

車両駆動用電源システムは、昇圧コンバータ 12の出力の電圧を検知する電圧センサ 13と、昇圧コンバータ 1 2の出力に接続される負荷とを備えている。ステツプ S 3において、制御装置 30は、システムメインリレー C— SMRP, C —SMRGを切離し状態が確認された後に、システムメインリレー B— SMRP に切離し指示を与え、かつ負荷で電力消費させて電圧センサ 13の出力を観測してシステムメインリレ一B— SMR Pの切離し動作が正常に行なわれたか否かを判定する。

ステップ S 3の処理が終了するとステップ S 4に処理が進む。ステップ S 4ではメインルーチンに制御が移される。

図 3は、図 2のステップ S 2の処理をより詳細に示したフローチャートである。図 1、図 3を参照して、まず処理が開始されるとステップ S 1 1において制御装置 30は、電圧センサ 13を用いて測定した電圧 VHを電圧 VHOとして内部のモリに記憶する。

図 4は、図 3のステップ S 1 1における電源システムの状態を示した図である。図 4を参照して、バッテリ電圧 VBが 300 Vであり、これが昇圧コンバータ

12において 40 OVに昇圧されてインバータ 14およびキャパシタ 40に供給されている。この状態においてシステムメインリレー B— SMRP, B-SMR

G, C-SMRP, C一 SMRGはすべて導通状態である。

再び図 3を参照して、ステップ S 1 1に続いてステップ S 12の処理が行なわれる。ステップ S 12では、制御装置 30は、システムメインリレー C—SMR

Pを導通状態から非導通状態に変 ί匕させる。

そしてステップ S 12からステップ S 1 3に処理が進み制御装置 30は昇圧コンバータ 12に対して昇圧指令電圧を VHO + Xに設定する。 ·

図 5は、 ·ステップ S 13において Χ= 50Vとしたときの電源システムの状態を示した図である。

図 5を参照して、昇圧指令が 450Vとなるので、昇圧コンバータ 12はィンバータ 14に供給する電圧 VHを 450Vまで増大させる。このとき、システムメインリレー C— SMRPが正しく非導通状態に制御されていればキャパシタ電流 I Cは流れずキャパシタ 40の電圧 VCは図 4の場合から変化せず 400 V の状態を保つ。

しかしながら、システムメインリレー C一 SMRPが溶着しているとキャパシタ電流 I Cが流れ電圧 VCも 4'50 Vまで増加する笞である。なお、図 5では X =50Vとしたが、キャパシタのインピーダンスを考慮するとこの Xの値は 50 V〜： L 00 V程度とすることが望ましい。また、 Xの値を一 50 V〜一： L 00 V 程度の負の値としても良い。

電位差が発生した後に、図 3のステップ S 14においてキャパシタ電圧 VCが上昇したかまたはキャパシタ電流 I Cが増加したかを判定する。電圧 VCの上昇または電流 I Cの増加が検知された場合には処理はステップ S 15に進み、制御装置 30はシステムメインリ,レー C— SMRPが溶着したと判定する。そしてステツプ S 15からステップ S 16に処理が進む。

一方、ステップ S 14においてキャパシタ電圧 VCの上昇やキャパシタ電流 I Cの増加のいずれも検知されない場合には、システムメインリレー C— SMRP は正しく非導通状態に制御されていると考えられるので、処理は直接ステツプ S 16に進む。

ステップ S 16では、制御装置 30は、昇圧コンバータ 12の昇圧電圧の指令値を VH0+Xから VH0に戻す。そしてステップ S 1 7において制御装置 30 は、システムメインリレー C—SMRPを非導通状態から導通状態に変化させるとともにシステムメインリレー C一 SMRGを導通状態から非導通状態に変化させる。

そしてステップ S 17からステップ S 18に処理が進むと、制御装置 30は再度、昇圧コンバータ 12に対して昇圧指令電圧を VHO+Xに設定する。

図 6は、ステップ S 18において X=50 Vとしたときの電源システムの状態を示した図である。

図 6を参照して、昇圧指令値が 450Vとなるので、昇圧コンバータ 12はィンバータ 14に供給する電圧 VHを 45 OVまで増大させる。このとき、システムメインリレー C— SMRGが正しく非導通状態に制御されていればキャパシタ電流 I Cは流れずキャパシタ 40の電圧 VCは図 4の場合から変化せず 400 V の状態を保つ。

しかしながら、システムメインリレー C一 S MR Gが溶着しているとキャパシタ電流 I Cが流れ電圧 V Cも 4 5 O Vまで増加する箬である。なお、図 6では X = 5 0 Vとしたが、キャパシタのインピーダンスを考慮するとこの Xの値は 5 0 V〜l 0 0 V程度とすることが望ましい。また、 Xの値を一 5 0 V〜一 1 0 0 V 程度の負の値としても良い。

電位差が発生した後に、図 3のステップ S 1 9においてキャパシタ電圧 V Cが上昇したかまたはキャパシタ電流 I Cが増加したかを判定する。電圧 V Cの上昇または電流 I Cの増加が検知された場合には処理はステップ S 2 0に進み、そうでなければ直接処理はステツプ S 2 1に進む。ステップ S 2 0では、制御装置 3 0はシステムメインリレー C一 S MR Gが溶着したと判定する。そしてステップ S 2 0からステップ S 2 1に処理が進む。 '

再び図 3を参照して、ステップ S 2 1においてはシステムメインリレー C— S M Pが導通状態から非導通状態に切換えられる。そしてキャパシタ 4 0は正極および負極ともインバータゃ昇) Ξコンバータから切離された状態となり、ステツプ S 2 2において制御は図 2のフローチャートに移される。

図 7は、図 2のステップ S 3の処理をさらに詳細に示しこフローチヤ一トである。 .

図 1、図 7を参照して、まずこのバッテリ側リレーのチェックの処理が開始されると、ステップ S 3 1において制御装置 3 0は、システムメインリレー B— S MR Pを導通状態から非導通状態に切換える。そしてステップ S 3 2においてモータを用いてデイスチャージ処理が実行される。

図 8は、図 7のステップ S 3 2におけるデイスチャージ処理について説明するための図である。 ' 図 8を参照して、モータジェネレータ M lにおいては、回転トルクを発生する軸電流を流さず、回転トルクを発生しない d軸電流がステータコイルに流れるようにインバータ 1 4が制御される。これにより、コンデンサ C 2にチャージされた電荷が消費され電圧 V Hは 0 V近くまで低下する。このときに、システムメインリレー B— S MR Pが溶着しており非導通状態になっていなければ、図 8に示すようなバッテリ電流 I Bが流れてインバータ 1 4に供給されるので、電圧 V Hはなかなか低下しない。そこで所定の時間経過後にあるしきい値を電圧 VHが下回らなければシステムメインリレー B— S MR Pが溶着していると判定する。すなわち図 7のステップ S 3 3において霉圧 VHが所定のしきい値より小さいか否かが判断され、電圧 Vfiがしきい値より小さくない場合には、ステップ S 3 4に処理が進み、システムメインリレー B— S MR Pが溶着したと制御装置 3 0 が判定する。そして処理はステップ S 3 4からステップ S 3 5に進む。一方ステップ S 3 3において電圧 VHがしきい値より小さくなつている場合にはシステムメインリレー B— S MR Pは溶着していないと考えられるので処理はそのままステツプ S 3 5に進む。

ステップ S 3 5では、制御が図 2のフローチャートに移される。なお、システムメインリレー B— S MR Gのチェックについては車両起動時に実行される。 ' 以上説明したように、本実施の形態の電源システムは、バッテリとキャパシタとの間に設けられた昇圧コンバータを制御してキャパシタ側リレーの溶着判定を行なう。これによりキャパシタ側リレーとバッテリ側リレーの両方の判定を行なう場合に判定時間の短縮が可能となる。

またバッテリ側リレーの溶着判定に先立ってキャパシタ側リレーの溶着判定を行なうことにより、大容量のキャパシタを切離してから平滑用コンデンサ C 2の電荷をデイスチャージするので、バッテリ側リレーの溶着判定自体の時間も短くて済む。

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請求の範囲によって; ^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。

Claims

請求の範囲

1 . 二次電池と、

前記二次電池の電圧を昇圧する電圧変換器と、

前記電圧変換器が昇圧した電圧が電極間に印加されるキャパシタと、前記キャパシタと前記電圧変換器の出力との間に設けられ、前記キヤパシグと前記電圧変換器との接続及び切離しを行なう第 1の接続部と、

前記電圧変換器および前記第 1の接続部の制御を行なう制御装置とを備え、前記制御装置は、前記第 1の接続部に切離し指示を行なった後に前記電圧変換器に出力の電圧を変更させて、前記第 1の接続部が正常に切離されているか否かの判定を行なう,、車両駆動用電源システム。，

2 . 前記第 1の接続部は、 '

前記キャパシタの正極側を前記電圧変換器の正出力ノードと接続する第 1のリレーと、

前記キャパシタの負極側を前記電圧変換器の負出力ノ一ドと接続する第 2のリレーとを含む、請求の範囲第 1項に記載の車両駆動用電源システム。

3 . 前記キャパシタの電圧を測定する電圧センサをさらに備え、.

前記制御装置は、車両を走行可能状.態から走行不可能状態に切換える指示に応じて、前記第 1、第 2のリレーの一方に切離し指示を行なった後に前記電圧変換器め出力電圧を変更させて前記電圧センサの出力を観測して第 1回目の前記判定を行なう、請求の範囲第 2項に記載の車両駆動用電源システム。

4 . 前記制御装置は、前記第 1回目の判定を行なってから前記電圧変換器の出力電圧を元に戻して前記第 1、第 2のリレーを共に接続状態とし、前記第 1、第 2のリレーの他方に対して切離し指示を行なった後に前記電圧変換器の出力電圧を変更させて前記電圧センサの出力を観測して第 2回目の前記判定を行なう、請求の範囲第 3項に記載の窣両駆動用電源システム。

5 . 前記二次電池と前記電圧変換器の入力との間に設けられ、前記二次電池と前記電圧変換器との接続及び分離を行なう第 2の接続部をさらに備え、

前記制御装置は、車両を走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示に応じて、前記第 1の接続部が正常に切離されているか否かを判定した後に、前記第 2の接続部の動作確認を行なう、請求の範囲第 1項に記載の車両駆動用電源システム。

6 . 前記電圧変換器の出力の電圧を検知する電圧センサと、

前記鼋圧変換器の出力に接続される負荷とをさらに備え、

前記制御装置は、前記第 1の接続部の切離し状態が確認された後に、前記第 2 の接続部に切離し指示を与え、かつ前記負荷で電力消費させて前記電圧センサの出力を観測して前記第 2の接続部の切離し動作が正常に行なわれたか否かを判定する、請求の範囲第 5項に記載の車両駆動用電源システム。

7 . 前記キャパシタは、

直列接続される複数の電気二重層コンデンサを含む、請求の範囲第 1項に記載の車両駆動用電源システム。 '

8 . 二次電池と、前記二次電池の電圧を昇圧する電圧変換器と、前記電圧変換器が昇圧した電圧が電極間に印加されるキャパシタと、前記キャパシタと前記電圧変換器の出力との間に設けられ、前記キャパシタと前記電圧変換器との接続及び切離しを行なう第 1の接続部と、前記電圧変換器および前記第 1の接続部の制御を行なう制御装置とを含む、車両駆動用電¾|システムの制御方法であって、前記第 1の接続部に切離し指示を行なうステップと、

前記切離し指示後に前記電圧変換器に出力の電圧を変更させて、前記第 1の接続部が正常に切離されているか否かの判定を行なうステップとを備える、車両駆動用電源システムの制御方法。

9 . 前記第 1の接続部は、

前記キャパシタの負極側を前記電圧変換器の負出力ノードと接続する第 2のリレーとを含む、請求の範囲第 8項に記載の車両駆動用電源システムの制御方法。

1 0 . 前記車両駆動用電源システムは、

前記キャパシタの電圧を測定する電圧センサをさらに含み、

前記切離し指示を行なうステップは、車両を走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示に応じて、前記第 1、第 2のリレーの一方に切離し指示を行なレ、、前記判定を行なうステップは、前記電圧変換器の出力電圧を変更させて前記電圧センサの出力を観測して第 1回目の前記判定を行なう、請求の範囲第 9項に記載の車両駆動用電源システムの制御方法。

1 1 . 前記制御方法は、

前記第 1回目の判定を行なってから前記電圧変換器の出力電圧を元に戻して前記第 1、第 2のリレーを共に接続状態とし、前記第 1、第 2のリレーの他方に対して切離し指示を行なうステップと、

前記他方に対する切離し指示後に前記電圧変換器の出力電圧を変更させて前記電圧センサの出力を観測して第 2回目の前記判定を行なうステップとをさらに備える、請求の範囲第 1 0項に記載の車両駆動用電源システムの制御方法。

1 2 . 前記車両駆動用電源システムは、 '

前記二次電池,と前記電圧変換器の入力との間に設けられ、前記二次電池と前記 -電圧変換器との接続及び分離を行なう第 2の接続部をさらに含み、

前記制御方法は、

車両を走行可能状態から走行不可能状態に切換える指示に応じて、前記第 1の接続部が正常に切離されているか否かを判定した後に、前 Ϊ己第 2の接続部の動作確認を行なうステップをさらに備え、請求の範囲第 8項に記載の車両駆動用電源システムの制御方法。

1 3 . 前記車両駆動用電源システムは、

前記電圧変換器の出力の電圧を検知する電圧センサと、

前記電圧変換器の出力に接続される負荷とをさらに含み、

前記制御方法は、

前記第 1の接続部の切離し状態が確認された後に、前記第 2の接続部に切離し指示を与えるステップと、

前記負荷で電力消費させて前記電圧センサの出力を観測して前記第 2の接続部の切離し動作が正常に行なわれた力否かを判定するステップとをさらに備える、請求の範囲第 1 2項に記載の車両駆動用電源システムの制御方法。

1 4 . 前記キャパシタは、直列接続される複数の電気二重層コンデンサを含む、請求の範囲第 8項に記載の車両駆動用電源システムの制御方法。