JP4784339B2 - 電源制御装置および車両 - Google Patents

Description

本発明は、電源と負荷との間に設けられるリレーの異常を検出可能な電源制御装置、およびこの電源制御装置を備える車両に関する。

最近、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車および電気自動車が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は一部実用化されている。

このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。

すなわち、ハイブリッド自動車および電気自動車は、直流電源とインバータとを備えるモータ駆動装置を搭載している。そして、ノイズを除去した直流電圧をインバータに供給するためにコンデンサがインバータの入力側に設けられる。また、直流電源とインバータとの間にはシステムリレーが設けられる。

たとえば、特開２００３−１０２１０１号公報（特許文献１）では、システムリレーの接触不良や溶着を検出することが可能な電気自動車用電源装置が開示される。この制御装置はバッテリの電圧値と負荷に並列接続されたコンデンサの電圧値とに基づいてシステムリレーの開閉の判断や故障判断を行なう。
特開２００３−１０２１０１号公報 特開平９−２９４３０１号公報 特開２００１−３２９８８４号公報

上述したリレーの故障判断方法においては、制御装置はバッテリの電圧値とコンデンサの電圧値との差が大きければリレーの接触不良が生じた（すなわち接触抵抗が大きくなった）と判定する。しかし、バッテリの電圧を検出するセンサおよびコンデンサの電圧を検出するセンサのいずれか一方の検出値に誤差が含まれていると、リレーが正常であっても各センサが検出した電圧値の差が大きくなることが起こる。この場合には制御装置はリレーの接触不良が生じたと誤判定する可能性がある。しかしながら特開２００３−１０２１０１号公報（特許文献１）には、このような問題に対する具体的な解決方法は開示されていない。

本発明の目的は、電圧センサの検出結果に誤差が含まれていてもリレーの接続不良を精度よく検出可能な電源制御装置、およびこの電源制御装置を備える車両を提供することである。

本発明は要約すれば、電源制御装置であって、電源と、コンデンサと、リレーと、第１の電圧センサと、第２の電圧センサと、電流センサと、判定部とを備える。コンデンサは、一方端および他方端が電源の正極および負極にそれぞれ電気的に接続可能である。リレーは、電源の正極および負極の少なくとも一方と、コンデンサの対応する端子との電流経路の途中に設けられて、導通と非導通とを切換える。第１の電圧センサは、電源の電圧を検出する。第２の電圧センサは、コンデンサの電圧を検出する。電流センサは、電源とコンデンサとの間に流れる電流を検出する。判定部は、第１および第２の電圧センサの出力と、電流センサの出力とに基づいて、リレーの接触不良を判定する。判定部は、電流センサから取得した電流値が所定の第１の値であるときの電源の電圧とコンデンサの電圧との間の電圧差を表わす第１の電圧差と、電流センサから取得した電流値が所定の第１の値とその絶対値が等しくかつ符号が互いに異なる所定の第２の値のときの電源の電圧とコンデンサの電圧との間の電圧差を表わす第２の電圧差との差分を用いて、第１および第２の電圧センサの少なくとも一方の検出値に含まれ得る誤差が除かれた電圧値を求めて、その電圧値に基づいて、接触不良が生じているか否かを判定する。

好ましくは、電源は、コンデンサを介して負荷に電力を供給する。判定部は、負荷の動作時に電流センサが検出した電流値を取得する。

より好ましくは、判定部は、第１の電圧差と第２の電圧差との差分の絶対値が所定値よりも大きい場合には、接触不良が生じていると判定する。

好ましくは、判定部は、第１の電圧差と第２の電圧差との平均値を第１および第２の電圧センサの少なくとも一方の検出値に含まれ得る誤差として求める。判定部は、第１の電圧差および第２の電圧差から誤差をそれぞれ減じることにより、符号が互いに異なり、かつ絶対値が同じである、第１の電圧差と第２の電圧差との差分に比例した補正後の第１および第２の電圧差を生成する。判定部は、補正後の第１および第２の電圧差の和に基づいて、接触不良が生じているか否かを判定する。

より好ましくは、車両は、内燃機関と、上述のいずれかの電源制御装置とを備える。負荷は、内燃機関の動力を用いて発電する第１のモータジェネレータと、車両の駆動力を発生する第２のモータジェネレータと、第１および第２のモータジェネレータをそれぞれ駆動する第１および第２のインバータとを含む。車両は、第１および第２のインバータの駆動を制御する負荷制御部をさらに備える。負荷制御部は、リレーが異常であると判定部が判定した場合には、第１のモータジェネレータが発電した電力で第２のモータジェネレータが動作するように、第１および第２のインバータを駆動する。

本発明によれば、電圧センサの検出値に誤差が含まれる場合にもリレーの接触不良を精度よく検出することができる。

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しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

図１は、本実施の形態の電源制御装置を備える車両の概略ブロック図である。
図１を参照して、車両１００は、内燃機関であるエンジン４と、電池ユニット４０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対応してそれぞれ設けられるインバータ２２，１４と、動力分割機構ＰＳＤと、昇圧コンバータ１２と、レゾルバ２０，２１と、電流センサ２４，２５と、制御装置２３０と、図示しない車輪とを備える。

電池ユニット４０と昇圧コンバータ１２とは、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとによって電気的に接続されている。

電池ユニット４０は、バッテリＢと、バッテリＢの負極と接地ラインＳＬとの間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３と、バッテリＢの正極と電源ラインＰＬ１との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、バッテリＢの正極と電源ラインＰＬ１との間に直列に接続される、システムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒとを含む。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置２３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。

電池ユニット４０は、さらに、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを測定する電圧センサ１０を含む。電池ユニット４０は、さらにバッテリＢに入出力される電流ＩＢを検出する電流センサ１１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。また、バッテリＢに代わる蓄電装置として電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタを用いることもできる。

昇圧コンバータ１２は、接地ラインＳＬと電源ラインＰＬ１と間の電圧を昇圧して接地ラインＳＬと電源ラインＰＬ２によってインバータ１４，２２に供給する。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２か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ＭＧ２に出力する。インバータ２２は、昇圧コンバータ１２か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ＭＧ１に出力する。

昇圧コンバータ１２は、一方端が電源ラインＰＬ１に接続されて他方端が接地ラインＳＬに接続される平滑用コンデンサＣ１と、一方端が電源ラインＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２と、平滑用コンデンサＣ２と、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＬを検知する電圧センサ６と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＨを検知する電圧センサ８とを含む。

平滑用コンデンサＣ１はバッテリＢから出力されて昇圧される前の直流電圧を平滑化する。平滑用コンデンサＣ２は昇圧コンバータ１２が昇圧した後の直流電圧を平滑化する。

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

インバータ１４は車輪を駆動するモータジェネレータＭＧ２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１４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２３０によって制御される。

インバータ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ＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。

Ｖ相アーム１６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。

モータジェネレータＭＧ２は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。モータジェネレータＭＧ２の回転軸は図示されない減速ギヤやディファレンシャルギヤにより車輪に結合される。

動力分割機構ＰＳＤは、エンジンとモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに結合されてこれらの間で動力を分配する。たとえば動力分割機構ＰＳＤとしては、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの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およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸にそれぞれ接続される。たとえばモータジェネレータＭＧ１のロータを中空としてその中心にエンジンのクランク軸を通すことで動力分割機構ＰＳＤにエンジンとモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを機械的に接続することができる。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置２３０へ出力する。

インバータ２２は、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は、モータジェネレータＭＧ１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。インバータ２２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２２は、エンジン４のクランクシャフトから伝達される回転トルクによってモータジェネレータＭＧ１で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２３０によって制御される。

なお、インバータ２２の内部の構成は、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。

モータジェネレータＭＧ１は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。そして、各相コイルの他方端はインバータ２２に接続されている。

電流センサ２５は、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置２３０へ出力する。

制御装置２３０は、トルク指令値Ｔｍ，Ｔｇ、エンジン回転数Ｎｅ、電圧ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流ＩＢの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＩＧＯＮを受ける。

制御装置２３０は、レゾルバ２０，２１の出力を受けてモータ回転数Ｎｍ，Ｎｇをそれぞれ算出する。ここで、トルク指令値Ｔｇ，モータ回転数Ｎｇおよびモータ電流値ＭＣＲＴ１はモータジェネレータＭＧ１に関するものであり、トルク指令値Ｔｍ，モータ回転数Ｎｍおよびモータ電流値ＭＣＲＴ２はモータジェネレータＭＧ２に関するものである。

また、電圧ＶＢはバッテリＢの電圧であり、電圧センサ１０によって測定される。電圧ＶＬは平滑用コンデンサＣ１に印加される昇圧コンバータ１２の昇圧前電圧であり電圧センサ６によって測定される。電圧ＶＨは平滑用コンデンサＣ２に印加される昇圧コンバータ１２の昇圧後電圧であり電圧センサ８によって測定される。

そして制御装置２３０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ＣＳＤＮを出力する。

さらに、制御装置２３０は、インバータ１４に対して昇圧コンバータ１２の出力である電圧ＶＨ（直流電圧）をモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２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ＰＷＭＣ２とを出力する。ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８はこれらの指示に応じて動作する。

本実施の形態では制御装置２３０は本発明における「判定部」および「負荷制御部」を含んだ１つの機能ブロックとして構成される。制御装置２３０においてシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の異常を判定する構成部分（図示せず）が、本発明における「判定部」に対応する。また、制御装置２３０においてインバータ１４，２２を制御する構成部分（図示せず）が本発明の「負荷制御部」に対応する。ただし、本発明の「判定部」と「負荷制御部」とは別のブロックとして構成されていてもよい。

また、バッテリＢは本発明の「電源」に対応する。平滑用コンデンサＣ１は本発明の「コンデンサ」に対応する。平滑用コンデンサＣ１は一方端および他方端がバッテリの正極および負極にそれぞれ電気的に接続可能である。また、システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方は、本発明の「リレー」に対応する。システムメインリレーＳＭＲ２はバッテリＢの正極とコンデンサの一方端との電流経路の途中に設けられて導通と非導通とを切換える。システムメインリレーＳＭＲ３はバッテリＢの負極とコンデンサの他方端との電流経路の途中に設けられて導通と非導通とを切換える。

電圧センサ１０，８は、本発明における第１および第２のセンサにそれぞれ対応する。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびインバータ１４，２２は本発明の「負荷」を構成する。

図２は、図１の制御装置２３０が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
図２および図１を参照して、処理が開始されるとまずステップＳ１において制御装置２３０はプリチャージと呼ばれる動作を実行する。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は最初はオフ（開状態）状態である。制御装置２３０はまずシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３をオン（閉状態）にする。そして平滑用コンデンサＣ１が十分に充電された後に制御装置２３０はシステムメインリレーＳＭＲ２をオンにし続いてシステムメインリレーＳＭＲ１をオフにする。

起動時にシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３をいきなりオンにするとシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３には瞬間的に大電流が流れる。このためこれらのリレーの接点が溶着するおそれがある。プリチャージ動作を行なうことによってリレーの接点の溶着を防ぐことができる。

なおステップＳ１において、制御装置２３０は車両走行前にシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３について接点の溶着や接触不良等が生じていないかどうかを判定する。

次に、ステップＳ２において制御装置２３０はインバータ１４を駆動する。これによりモータジェネレータＭＧ２が駆動されて車両の走行が開始する。

走行開始後、車両１００は通常走行時にはたとえば動力分割機構ＰＳＤによりエンジン４の動力が２経路に分けられる。２分割された動力の一方により車輪の直接駆動が行なわれ、他方によりモータジェネレータＭＧ１が駆動されてモータジェネレータＭＧ１は発電する。このときに発生する電力がモータジェネレータＭＧ２の駆動に用いられてモータジェネレータＭＧ２は車輪の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらにバッテリＢからの電力をモータジェネレータＭＧ２に供給して、モータジェネレータＭＧ２の出力を増大させて車輪に対して駆動力の追加を行なう。

一方、減速時には車輪により従動するモータジェネレータＭＧ２がジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力をバッテリＢに蓄える。なお、バッテリＢの充電量が低下して充電が特に必要な場合には、エンジン４の出力を増加してモータジェネレータＭＧ２による発電量を増やしバッテリＢに対する充電量を増加させる。

続いてステップＳ３において制御装置２３０は車両１００が上述の走行状態にあるときにシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の導通が正常か否かを検査する。

システムメインリレーの接触不良、言い換えれば接触抵抗の増加は様々な要因で生じる。たとえばリレーの取付が不十分な状態（半締結状態）で車両を走行させた場合には走行中にリレーの取付が緩む可能性がある。また何らかの理由によりリレーの電磁力が弱まることで接点の接触が不十分な状態（半勘合状態）になる可能性がある。またリレーの接点に酸化皮膜が形成されて接触抵抗が増加することが考えられる。詳細は後述するが、制御装置２３０はバッテリＢの電圧ＶＢと平滑用コンデンサＣ１の電圧ＶＬとの電圧差に基づいてシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３における接触不良の有無、すなわち異常の有無を検査する。

ステップＳ３において制御装置２３０はシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方に異常が生じたことを検出した場合には、内部に記憶するフラグを「１」に設定する。一方、制御装置２３０はシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３がともに正常である場合にはフラグを「０」に設定する。

続いてステップＳ４において制御装置２３０はステップＳ３における検査結果、すなわちフラグに従ってシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３が正常か否かを判定する。システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の両方が正常である場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、処理は再びステップＳ３に戻る。一方、システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方に異常が生じた場合（ステップＳ４においてＮＯ）、処理はステップＳ５に進む。

ステップＳ５において制御装置２３０は車両の走行状態を継続走行可能状態に移行させる。このとき車両はたとえばバッテリレス走行を行なう。バッテリレス走行とは、バッテリＢの電力を用いなくても車両の推進力を得ることができる走行状態を意味する。車両１００では、たとえばモータジェネレータＭＧ１が発電した電力でモータジェネレータＭＧ２を駆動させることでバッテリＢの電力を用いずに車両を駆動させることができる。

バッテリレス走行を行なうにはエンジン４がモータジェネレータＭＧ１のロータを回転させる必要がある。通常走行時や高速走行時にはエンジン４が動作しているので、システムメインリレーの異常が検出された場合には、モータジェネレータＭＧ１は発電している。制御装置２３０はインバータ１４を回生モードで駆動してモータジェネレータＭＧ１からの交流電力を直流電力に変換する。制御装置２３０は、昇圧コンバータ１２を停止させて直流電力をインバータ１４に与える。制御装置２３０はインバータ１４を駆動モードで駆動する。これによりモータジェネレータＭＧ１が発電した電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を駆動させることが可能になる。よって車両１００が走行可能になる。

車両１００が低速走行を行なっている場合にはエンジン４は停止している。この状態で制御装置２３０がシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方が異常であることを検知した場合には、制御装置２３０はインバータ２２を制御してモータジェネレータＭＧ１を駆動し、エンジン４を始動させる。エンジン４が動作した後、制御装置２３０は上述の動作を行なってモータジェネレータＭＧ２を駆動させる。

なお、ステップＳ５において、より好ましくは、制御装置２３０はシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３に対して開放指令を出力する。これによりシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３がオフになればこれらのリレーには電流が流れなくなる。よってリレーが発熱して高温になることを防ぐことができる。

また、ステップＳ５において、制御装置２３０はバッテリレス走行に代えてシステムメインリレーに対して、まず開放指令を出力し次に接続指令を出力してリレーの再接続を行なってもよい。ステップＳ５の処理が終了すると全体の処理が終了する。

本実施の形態において、制御装置２３０はシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の導通が正常であるか否かを車両の走行中（すなわち負荷の動作時）に繰返して検査する。これにより車両走行中にリレーの異常が生じても、その異常を迅速に検出することができる。システムメインリレーの接触不良状態が長時間続く場合の影響としてＩＧＢＴ素子に過電流が流れることでＩＧＢＴ素子の破損が生じることが想定される。また、モータジェネレータのトルクが不安定に変動することで車両振動が生じることが想定される。さらに、制御装置２３０が保護動作を行なってインバータ１４，２２の駆動を停止することにより車両が惰性走行を行なうことが想定される。

本実施の形態によればこのような問題が生じる前にリレーの異常を検出できる。また、本実施の形態によれば、車両走行中にリレーの異常を検出した際には、バッテリレス走行等を行なうことで車両の走行を継続させることができる。

システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３の少なくとも一方に接触不良が生じた場合にはバッテリＢの電圧と平滑用コンデンサＣ１の電圧との電圧差が大きくなる。よって、制御装置２３０は負荷を動作させて電圧センサ１０，８の出力から平滑用コンデンサＣ１の電圧とバッテリＢの電圧との電圧差を求める。そして制御装置２３０は電流センサ１１が検出した電流値とその電圧差とに基づいて、システムメインリレーの接触不良が生じているか否かを判定する。これにより制御装置２３０はシステムメインリレーの異常を検出できる。

ただし電圧センサ８，１０の各々の測定値には誤差が含まれている可能性がある。そこで制御装置２３０は電流センサ１１が検出した電流値が所定の第１の値であるときの電圧差（第１の電圧差）と、電流値が所定の第１の値と異なる所定の第２の値のときの電圧差（第２の電圧差）とに基づいて、接触不良が生じているか否かを判定する。これにより制御装置２３０はシステムメインリレーの接触不良を正確に判定することができる。

続いて図２のステップＳ３における検査処理の詳細を各実施の形態ごとに説明する。なお、以下では説明の便宜上、システムメインリレーＳＭＲ２の接触不良を検出する場合を示す。なお以下の実施の形態１から形態３の検査処理をシステムメインリレーＳＭＲ３の接触不良の検出にも適用することが可能である。

［実施の形態１］
図３は、実施の形態１における検査原理を説明する図である。

図３において回路図に示すように、システムメインリレーＳＭＲ２の接触抵抗が増加した状態では、バッテリＢの正極と平滑用コンデンサＣ１の一方端との間に接触抵抗ＲＡが存在する。

接触抵抗の増加は様々な要因で生じる。たとえばリレーの取付が不十分な状態（半締結状態）で車両を走行させると走行中にリレーの取付が緩むことで接触抵抗が増加する。また何らかの理由によりリレーの電磁力が弱まることで接点間の接触が不十分な状態（半勘合状態）になると接触抵抗が増加する。また接点に酸化皮膜が形成されることで接触抵抗が増加する。

図３の回路図において、バッテリＢから平滑用コンデンサＣ１に向けて流れる電流ＩＢ（図３において＋ＩＢと示す）の値と、平滑用コンデンサＣ１からバッテリＢに向けて流れる電流ＩＢ（図３において−ＩＢと示す）の値とが本発明における「所定の第１の値」と「所定の第２の値」とにそれぞれ対応する。つまり実施の形態１においては「所定の第１の値」と「所定の第２の値」とは符号が互いに逆である。なお実施の形態１において「第１の値」と「第２の値」とは絶対値が互いに等しい。

電流センサ１１が検出した電流値が＋ＩＢになる場合とは、図１の車両１００において、たとえばモータジェネレータＭＧ２の駆動に車両１００を発進させるためにバッテリＢから電力が供給される場合である。電流センサ１１が検出した電流値が−ＩＢになる場合とは、たとえば図１の車両１００の減速時にモータジェネレータＭＧ２が回生制動を行なうことでバッテリＢが充電される場合である。

接触抵抗ＲＡの抵抗値をＲとする。また、電流センサ１１が検出した電流値が＋ＩＢ，−ＩＢのときのバッテリＢの電圧と平滑用コンデンサＣ１の電圧との差を、それぞれ電圧差Ｘ，Ｙとする。

図１の電圧センサ６の検出結果（電圧ＶＬ）には誤差が含まれ、電圧センサ１０の検出結果（電圧ＶＢ）は正しいものとする。つまり図３の回路図に示すように電圧ＶＬは真の電圧（電圧ＶＬ０）と検出誤差（電圧ＶＥ）との合計である。したがって電圧差Ｘ，Ｙは以下の式（１），（２）に従ってそれぞれ表わされる。

Ｘ＝ＶＢ−ＶＬ＝ＶＢ−（ＶＬ０＋ＶＥ）＝＋ＩＢ×Ｒ−ＶＥ …（１）
Ｙ＝ＶＢ−ＶＬ＝ＶＢ−（ＶＬ０＋ＶＥ）＝−ＩＢ×Ｒ−ＶＥ …（２）
よって、（Ｘ−Ｙ）は以下の式（３）に従って表わされる。

Ｘ−Ｙ＝２ＩＢ×Ｒ …（３）
式（３）から分かるように、（Ｘ−Ｙ）には電圧センサ６の検出誤差である電圧ＶＥが含まれない。これにより実施の形態１では（Ｘ−Ｙ）の絶対値が所定値よりも大きいことによって、抵抗値Ｒが大きいこと、すなわちシステムメインリレーＳＭＲ２が異常であることを判定できる。

図４は、実施の形態１における検査処理を説明するフローチャートである。
図４および図１を参照して、処理が開始されるとまずステップＳ１１において制御装置２３０は電圧センサ１０，６から電圧ＶＢ，ＶＬの値をそれぞれ取得する。また、制御装置２３０は電流センサ１１から電流ＩＢの値を取得する。制御装置２３０は電流センサ１１の測定値が所定の第１の値（＋ＩＢ）に等しいときの電圧ＶＢ，ＶＬの値を内部に保持する。

次にステップＳ１２において、制御装置２３０は取得した電圧ＶＢ，ＶＬの値を用いて電圧差Ｘ（＝ＶＢ−ＶＬ）の値を算出する。

続いてステップＳ１３において、制御装置２３０は電圧センサ１０，６から電圧ＶＢ，ＶＬの値を取得する。また、制御装置２３０は電流センサ１１から電流ＩＢの値を取得する。制御装置２３０は電流センサ１１の測定値が所定の第２の値（−ＩＢ）に等しいときの電圧ＶＢ，ＶＬの値を内部に保持する。

続いてステップＳ１４において、制御装置２３０は取得した電圧ＶＢ，ＶＬの値を用いて電圧差Ｙ（＝ＶＢ−ＶＬ）の値を算出する。

続いてステップＳ１５において、制御装置２３０は（Ｘ−Ｙ）の絶対値が所定値よりも大きいか否かを判定する。（Ｘ−Ｙ）の絶対値が所定値よりも大きい場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、ステップＳ１７において制御装置２３０はフラグを「１」に設定する。フラグが「１」であるとはシステムメインリレーＳＭＲ２の接触抵抗の値が大きいこと、すなわちシステムメインリレーＳＭＲ２が異常であることを示す。

一方、（Ｘ−Ｙ）の絶対値が所定値以下の場合（ステップＳ１５においてＮＯ）、ステップＳ１８において制御装置２３０はフラグを「０」に設定する。フラグが「０」であるとはシステムメインリレーＳＭＲ２が正常であることを示す。ステップＳ１７またはステップＳ１８の処理が終了すると全体の処理が終了する。

なお、実施の形態１において、所定の第１の値および所定の第２の値がそれぞれ−ＩＢ，＋ＩＢであってもよい。このときにも（Ｘ−Ｙ）の絶対値は２ＩＢ×Ｒとなる。よって図４のフローチャートにおけるステップＳ１５の判定処理によってシステムメインリレーＳＭＲ２の異常を検出できる。

また、図４のフローチャートにおいてステップＳ１１，Ｓ１３の処理は順次実行されるよう示されるが、ステップＳ１１，Ｓ１３の処理は並列に実行されてもよい。

このように実施の形態１によれば、バッテリＢと平滑用コンデンサＣ１との間で異なる第１および第２の電流（流れる方向が互いに逆である電流）を流す。そして第１の電流に対応するバッテリの電圧と平滑用コンデンサＣ２の電圧との電圧差Ｘと、第２の電流に対応するバッテリの電圧と平滑用コンデンサＣ２の電圧との電圧差Ｙとを用いてシステムメインリレーの接触不良が生じたか否かを判定する。

これにより実施の形態１によれば、電圧センサの検出結果に誤差に含まれていたとしてもシステムメインリレーの異常、すなわち接触抵抗の増加を正しく検出することができる。

また、実施の形態１によれば、制御装置２３０は電流センサ１１の測定値を監視する際に、たとえば車両の発進時と車両の減速時とで監視するだけで電圧差Ｘ，Ｙを取得することが可能になる。これにより実施の形態１によれば制御装置２３０の処理の負荷を低減することが可能になる。

［実施の形態２］
図５は、実施の形態２における検査原理を説明する図である。

図５において、回路図に示す電流ＩＢ１の値と電流ＩＢ２の値とが本発明における「所定の第１の値」と「所定の第２の値」とにそれぞれ対応する。電流ＩＢ１，ＩＢ２はともにバッテリＢから平滑用コンデンサＣ１に向けて流れる電流であり、かつ、大きさが異なる。なお、電流ＩＢ１，ＩＢ２の流れる方向は図５の回路図に示す方向と逆の方向（平滑用コンデンサＣ１からバッテリＢに流れる方向）であってもよい。つまり実施の形態２において、「所定の第１の値」と「所定の第２の値」とは符号が同じであり、かつ、絶対値が異なる。

図３の回路図と同様に、平滑用コンデンサＣ１の電圧ＶＬは検出誤差（電圧ＶＥ）を含むものとし、電圧ＶＢは誤差を含まないものとする。したがって電圧差Ｘ，Ｙは以下の式（４），（５）に従ってそれぞれ表わされる。

Ｘ＝ＶＢ−ＶＬ＝ＶＢ−（ＶＬ０＋ＶＥ）＝ＩＢ１×Ｒ−ＶＥ …（４）
Ｙ＝ＶＢ−ＶＬ＝ＶＢ−（ＶＬ０＋ＶＥ）＝ＩＢ２×Ｒ−ＶＥ …（５）
よって、（Ｘ−Ｙ）は以下の式（６）に従って表わされる。

Ｘ−Ｙ＝（ＩＢ１−ＩＢ２）×Ｒ …（６）
式（６）から分かるように、（Ｘ−Ｙ）には電圧センサ６の検出誤差である電圧ＶＥが含まれない。実施の形態１と同様に、実施の形態２では（Ｘ−Ｙ）の絶対値が所定値よりも大きいことによって、抵抗値Ｒが大きいこと、すなわちシステムメインリレーＳＭＲ２が異常であることを判定できる。

なお実施の形態２における検査処理を説明するフローチャートは図４のフローチャートと同様である。よって実施の形態２における検査処理のフローに関する以後の説明は繰返さない。

上述のように実施の形態１ではたとえば図１の車両１００の発進時と減速時とに電圧差Ｘ，Ｙが求められる。よって実施の形態１においては、電圧差Ｘが求まる時刻から電圧差Ｙが求まる時刻までの時間がある程度長くなる可能性がある。

実施の形態２では第１および第２の電流の流れる方向は同じである。よって、短期間で電圧差Ｘ，Ｙを求めることができる。これにより実施の形態２によればシステムメインリレーの接触不良を迅速に検出することができる。

［実施の形態３］
実施の形態３では制御装置は電圧センサの検出誤差（図３に示す電圧ＶＥ）を求める。そして制御装置は求めた誤差を用いて電圧差Ｘ，Ｙを補正する。実施の形態３では制御装置は補正後の電圧差Ｘ，Ｙを用いてシステムメインリレーの接触不良が生じているか否かを判定する。

図６は、実施の形態３における検査原理を説明する図である。
図６および図３を参照して、実施の形態１と同様に、実施の形態３では電流ＩＢの値が＋ＩＢのときの電圧ＶＢ，ＶＬから電圧差Ｘが求められ、電流ＩＢの値が−ＩＢのときの電圧ＶＢ，ＶＬから電圧差Ｙが求められる。よって電圧差Ｘ，Ｙは式（１），（２）に従ってそれぞれ求められる（Ｘ＝＋ＩＢ×Ｒ−ＶＥ，Ｙ＝−ＩＢ×Ｒ−ＶＥとなる）。

実施の形態３では、まず電圧差Ｘと電圧差Ｙとの平均値を求める。式（１），（２）から、電圧差Ｘ，Ｙの平均値は以下の式（７）に従って表わされる。

（Ｘ＋Ｙ）／２＝−ＶＥ …（７）
つまり電圧差Ｘ，Ｙの平均値を求めることで電圧ＶＥが求められる。

次に、式（７）に従って求められる電圧差Ｘ，Ｙの平均値を用いて電圧差Ｘ，Ｙが補正される。補正後の電圧差Ｘ，ＹをそれぞれＸ１，Ｙ１とする。電圧差Ｘ１，Ｙ１は以下の式（８），（９）に従って表わされる。

Ｘ１＝Ｘ−（Ｘ＋Ｙ）／２＝＋ＩＢ×Ｒ …（８）
Ｙ１＝Ｙ−（Ｘ＋Ｙ）／２＝−ＩＢ×Ｒ …（９）
さらに実施の形態３では電圧差Ｘ１，Ｙ１の和を求める。電圧差Ｘ１，Ｙ１の和は以下の式（１０）に従って表わされる。

（Ｘ１＋Ｙ１）＝０ …（１０）
式（８）、式（９）は＋ＩＢの電流が流れるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の力行時と−ＩＢの電流が流れるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回生時との両方でバッテリＢと平滑用コンデンサＣ１との間に電圧降下が生じていることを示す。式（１０）は電圧降下の大きさが力行時と回生時とで等しいことを示す。

すなわち式（８）、式（９）、式（１０）からバッテリＢと平滑用コンデンサＣ１との間の電圧降下がシステムメインリレーＳＭＲ２の接触抵抗の増加によるものであることが分かる。よって実施の形態３では電圧差Ｘ１，Ｙ１および（Ｘ１＋Ｙ１）の値を用いてシステムメインリレーＳＭＲ２が異常であることを検出する。

図７は、実施の形態３における検査処理を説明するフローチャートである。
図７および図４を参照して、図７のフローチャートではステップＳ１４の処理とステップＳ１５の処理との間にステップＳ１４Ａ，Ｓ１４Ｂの処理が行なわれる。また図７のフローチャートではステップＳ１５の処理の後にステップＳ１６Ａ，Ｓ１６Ｂの処理が行なわれる。この点で図７のフローチャートは図４のフローチャートと異なる。図７のフローチャートにおける他のステップの処理は図４のフローチャートの対応するステップの処理と同様であるので以後の説明は繰返さない。

以下、図１をあわせて参照しながら図７のフローチャートにおけるステップＳ１４Ａ，Ｓ１４Ｂ，Ｓ１５，Ｓ１６Ａ，Ｓ１６Ｂの処理を説明する。

ステップＳ１４Ａにおいて制御装置２３０は電圧差Ｘ，Ｙから式（７）に従って（Ｘ＋Ｙ）／２の値を算出する。次にステップＳ１４Ｂにおいて制御装置２３０は式（８）および式（９）に従って電圧差Ｘ１，Ｙ１の値をそれぞれ算出する。

続いてステップＳ１５において制御装置は（Ｘ１＋Ｙ１）の絶対値が所定値よりも大きいか否かを判定する。（Ｘ１＋Ｙ１）の絶対値が所定値以下の場合（ステップＳ１５においてＮＯ）、処理はステップＳ１６Ａに進む。一方、（Ｘ１＋Ｙ１）の絶対値が所定値よりも大きい場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１８に進む。

ステップＳ１６Ａにおいて、制御装置２３０は、電圧差Ｘ１がある正のしきい値（＋Ａ）よりも大きいか否かを判定する。電圧差Ｘ１が＋Ａより大きい場合（ステップＳ１６ＡにおいてＹＥＳ）、処理はステップＳ１６Ｂに進む。一方、電圧差Ｘ１が＋Ａ以下の場合（ステップＳ１６ＡにおいてＮＯ）、処理はステップＳ１８に進む。

ステップＳ１６Ｂにおいて、制御装置２３０は、電圧差Ｙ１がある負のしきい値よりも小さいか否かを判定する。なお、このときの負のしきい値（−Ａ）はステップＳ１６Ａでの判定処理に用いられる正のしきい値（＋Ａ）と絶対値が等しい。

電圧差Ｙ１がしきい値（−Ａ）よりも小さい場合（ステップＳ１６ＢにおいてＹＥＳ）、処理はステップＳ１７に進む。一方、電圧差Ｙ１がしきい値（−Ａ）以上の場合（ステップＳ１６ＢにおいてＮＯ）、処理はステップＳ１８に進む。

以上のように実施の形態３によれば、第１および第２の電圧差を用いて電圧センサの検出誤差を算出して、算出結果を用いて電圧差Ｘ，Ｙを補正する。実施の形態３では補正後の電圧差Ｘ１，Ｙ１を用いてシステムメインリレーの接触不良が生じているか否かを判定する。これにより実施の形態３によれば、電圧センサの検出結果に誤差に含まれていたとしてもシステムメインリレーの異常、すなわち接触抵抗の増加を正しく検出することができる。

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。

本実施の形態の電源制御装置を備える車両の概略ブロック図である。 図１の制御装置２３０が実行する処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１における検査原理を説明する図である。 実施の形態１における検査処理を説明するフローチャートである。 実施の形態２における検査原理を説明する図である。 実施の形態３における検査原理を説明する図である。 実施の形態３における検査処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

４ エンジン、６，８，１０ 電圧センサ、１１，２４，２５ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２０，２１ レゾルバ、４０ 電池ユニット、１００ 車両、Ｂ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２ 平滑用コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、ＰＳＤ 動力分割機構、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、Ｒ 制限抵抗、ＲＡ 接触抵抗、Ｓ１〜Ｓ１８ ステップ、ＳＬ 接地ライン、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３ システムメインリレー。

Claims (5)

1. 電源と、
   一方端および他方端が前記電源の正極および負極にそれぞれ電気的に接続可能なコンデンサと、
   前記電源の正極および負極の少なくとも一方と、前記コンデンサの対応する端子との電流経路の途中に設けられて、導通と非導通とを切換えるリレーと、
   前記電源の電圧を検出する第１の電圧センサと、
   前記コンデンサの電圧を検出する第２の電圧センサと、
   前記電源と前記コンデンサとの間に流れる電流を検出する電流センサと、
   前記第１および第２の電圧センサの出力と、前記電流センサの出力とに基づいて、前記リレーの接触不良を判定する判定部とを備え、
   前記判定部は、前記電流センサから取得した電流値が所定の第１の値であるときの前記電源の電圧と前記コンデンサの電圧との間の電圧差を表わす第１の電圧差と、前記電流センサから取得した電流値が前記所定の第１の値とその絶対値が等しくかつ符号が互いに異なる所定の第２の値のときの前記電源の電圧と前記コンデンサの電圧との間の電圧差を表わす第２の電圧差との差分を用いて、前記第１および第２の電圧センサの少なくとも一方の検出値に含まれ得る誤差が除かれた電圧値を求めて、その電圧値に基づいて、前記接触不良が生じているか否かを判定する、電源制御装置。
2. 前記電源は、前記コンデンサを介して負荷に電力を供給し、
   前記判定部は、前記負荷の動作時に前記電流センサが検出した電流値を取得する、請求項１に記載の電源制御装置。
3. 前記判定部は、前記第１の電圧差と前記第２の電圧差との差分の絶対値が所定値よりも大きい場合には、前記接触不良が生じていると判定する、請求項２に記載の電源制御装置。
4. 前記判定部は、前記第１の電圧差と前記第２の電圧差との平均値を前記第１および第２の電圧センサの少なくとも一方の検出値に含まれ得る誤差として求めて、前記第１の電圧差および前記第２の電圧差から前記誤差をそれぞれ減じることにより、符号が互いに異なり、かつ絶対値が同じである、前記第１の電圧差と前記第２の電圧差との差分に比例した補正後の第１および第２の電圧差を生成し、前記補正後の第１および第２の電圧差の和に基づいて、前記接触不良が生じているか否かを判定する、請求項２に記載の電源制御装置。
5. 車両であって、
   内燃機関と、
   請求項２から４のいずれか１項に記載の電源制御装置とを備え、
   前記負荷は、
   前記内燃機関の動力を用いて発電する第１のモータジェネレータと、
   前記車両の駆動力を発生する第２のモータジェネレータと、
   前記第１および第２のモータジェネレータをそれぞれ駆動する第１および第２のインバータとを含み、
   前記車両は、
   前記第１および第２のインバータの駆動を制御する負荷制御部をさらに備え、
   前記負荷制御部は、前記リレーが異常であると前記判定部が判定した場合には、前記第１のモータジェネレータが発電した電力で前記第２のモータジェネレータが動作するように、前記第１および第２のインバータを駆動する、車両。

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