JP2011087444A

JP2011087444A - 電力装置

Info

Publication number: JP2011087444A
Application number: JP2009240493A
Authority: JP
Inventors: Takaya Soma; 貴也相馬; Makoto Nakamura; 誠中村; Ryoji Sato; 亮次佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2011-04-28

Abstract

【課題】それぞれリレーを介して昇降圧コンバータに接続されると共に互いに並列に接続された複数のバッテリを備えた電力装置において、何れか一つのリレーをオフとした際に、当該リレーのオン故障を適正に検出する。
【解決手段】第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷がディスチャージされるようにスレーブ側昇降圧コンバータ４２を制御する第１ディスチャージ制御により第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷がディスチャージされなかったときには、マスタ側昇降圧コンバータ３２の昇圧制御やスレーブ側昇降圧コンバータ４４の降圧制御を実行し、各制御の実行後における高電圧側コンデンサ３６の端子間電圧ＶＨや第２低電圧側コンデンサ４５の端子間電圧ＶＬ２の変化を監視する（ステップＳ１００〜２３０）。
【選択図】図２

Description

本発明は、それぞれリレーを介して昇降圧コンバータに接続されると共に互いに並列に接続された複数のバッテリを備えた電力装置に関する。

従来、この種の電力装置としては、主蓄電装置と、互いに並列的に設けられた第１および第２の副蓄電装置と、主蓄電装置にシステムメインリレーを介して接続されると共にモータを駆動するインバータに給電を行う給電ラインに接続されて主蓄電装置と給電ラインとの間で電圧変換を行う第１の電圧変換器と、第１および第２の副蓄電装置にそれぞれ第１および第２のリレーを介して接続されると共に給電ラインに接続されて第１および第２の副蓄電装置と給電ラインとの間で電圧変換を行う第２の電圧変換器とを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電力装置では、第１および第２のリレーをオン／オフ制御することにより、第２の電圧変換器が第１および第２の副蓄電装置のうちの何れか１つに選択的に接続されて電圧変換を行う。

特開２００８−１６７６２０号公報

ところで、上述のような電力装置において、複数のバッテリにそれぞれ接続されたリレーのオン／オフ制御により給電ラインに接続されるバッテリを変更する際には、接続を解除するバッテリに対応したリレーをオフとした後に当該リレーにオン故障が発生していないかチェックし、当該リレーにオン故障が発生していないことを確認してから他のリレーをオンすることが望ましい。

本発明の電力装置は、それぞれリレーを介して昇降圧コンバータに接続されると共に互いに並列に接続された複数のバッテリを備えた電力装置において、何れか一つのリレーをオフとした際に、当該リレーのオン故障を適正に検出することを主目的とする。

本発明の電力装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電力装置は、
インバータを介して電力機器と電力のやりとりが可能な第１および第２バッテリと、前記第１バッテリに第１リレーを介して接続されると共に前記インバータに接続されて前記第１バッテリと前記インバータとの間で電圧を変換する第１昇降圧コンバータと、前記第２バッテリに第２リレーを介して接続されると共に前記インバータに前記第１昇降圧コンバータと並列に接続されて前記第２バッテリと前記インバータとの間で電圧を変換する第２昇降圧コンバータと、前記第１および第２昇降圧コンバータの前記インバータ側の電圧を平滑化する高電圧側コンデンサと、前記第１昇降圧コンバータの前記第１バッテリ側の電圧を平滑化する第１低電圧側コンデンサと、前記第２昇降圧コンバータの前記第２バッテリ側の電圧を平滑化する第２低電圧側コンデンサと、
を備えた電力装置であって、
前記第２リレーのオフ要求がなされたときに、該第２リレーをオフとすると共に前記第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされるよう前記第２昇降圧コンバータを制御する第１ディスチャージ制御を実行する第１ディスチャージ制御手段と、
前記第１ディスチャージ制御の実行により前記第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされたときには前記第２リレーが正常にオフされ且つ前記第２昇降圧コンバータが正常に動作していると判定すると共に、前記第１ディスチャージ制御手段の実行により前記第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされなかったときには前記第２リレーと前記第２昇降圧コンバータとの少なくとも何れか一方に異常が発生していると判定する仮異常判定手段と、
前記仮異常判定手段により前記第２リレーと前記第２昇降圧コンバータとの少なくとも何れか一方に異常が発生していると判定されたときに、前記第２昇降圧コンバータをシャットダウンすると共に前記高電圧側コンデンサの電圧が前記第２低電圧側コンデンサの電圧よりも高くなるように前記第１昇降圧コンバータを制御する昇圧制御を実行する昇圧制御手段と、
前記昇圧制御の実行により前記高電圧側コンデンサの電圧が前記第２低電圧側コンデンサの電圧よりも高くなったときには前記第２昇降圧コンバータの前記インバータ側から前記第２低電圧側コンデンサ側に電流が流れるように前記第２昇降圧コンバータを制御する降圧制御を実行する降圧制御手段と、
前記降圧制御の実行により前記第２低電圧側コンデンサの電圧が高くなったときには前記第２リレーは正常であり且つ前記第２昇降圧コンバータに異常が発生していると判定すると共に前記降圧制御の実行により前記第２低電圧側コンデンサの電圧が高くならなかったときには前記第２リレーにオン故障が発生していると判定する第１異常判定手段と、
前記昇圧制御の実行により前記高電圧側コンデンサの電圧が前記第２低電圧側コンデンサの電圧よりも高くならなかったときには、前記第１リレーをオフして前記第１昇降圧コンバータおよび前記第２昇降圧コンバータをシャットダウンすると共に前記低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷が前記電力機器で消費されるように前記インバータを制御する第２ディスチャージ制御を実行する第２ディスチャージ制御手段と、
前記第２ディスチャージ制御の実行により前記第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされたときには前記第２リレーは正常であり且つ前記第２昇降圧コンバータに異常が発生していると判定すると共に前記第２ディスチャージ制御手段の実行により前記第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされなかったときには前記第２リレーにオン故障が発生しており且つ前記第２昇降圧コンバータに異常が発生していると判定する第２異常判定手段と、
を備えることを要旨とする。

本発明の電力装置では、第２リレーのオフ要求がなされた際には、当該第２リレーをオフとすると共に第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされるよう第２昇降圧コンバータを制御する第１ディスチャージ制御を実行する。このような第１ディスチャージ制御が実行された場合、第２リレーが正常にオフされて第２バッテリと第２低電圧側コンデンサとの接続が解除されており且つ第２昇降圧コンバータに異常が発生していなければ、第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされる。従って、第１ディスチャージ制御により第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされたときには第２リレーが正常にオフされ且つ第２昇降圧コンバータが正常に動作していると判定すると共に、第１ディスチャージ制御により第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされなかったときには第２リレーと第２昇降圧コンバータとの少なくとも何れか一方に異常が発生していると判定する。なお、第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされたか否かは、第２低電圧側コンデンサの電圧に基づいて判断することができる。そして、第２リレーと第２昇降圧コンバータとの少なくとも何れか一方に異常が発生していると判定されたときには、第２昇降圧コンバータをシャットダウンすると共に高電圧側コンデンサの電圧が第２低電圧側コンデンサの電圧よりも高くなるように第１昇降圧コンバータを制御する昇圧制御を実行し、昇圧制御により高電圧側コンデンサの電圧が第２低電圧側コンデンサの電圧よりも高くなったときには、第２昇降圧コンバータのインバータ側から第２低電圧側コンデンサ側に電流が流れるように第２昇降圧コンバータを制御する降圧制御を実行する。このような降圧制御が実行された場合には、第２リレーが正常にオフされて第２バッテリと第２低電圧側コンデンサとの接続が解除されていれば、第２低電圧側コンデンサの電圧が高くなる。従って、降圧制御により第２低電圧側コンデンサの電圧が高くなったときには第２リレーは正常であり且つ第２昇降圧コンバータに異常が発生していると判定すると共に降圧制御の実行により第２低電圧側コンデンサの電圧が高くならなかったときには第２リレーにオン故障が発生していると判定することができる。

また、昇圧制御により高電圧側コンデンサの電圧が第２低電圧側コンデンサの電圧よりも高くならなかったときには、第２昇降圧コンバータをシャットダウンしているにも拘わらず第２昇降圧コンバータのインバータ側から第２低電圧側コンデンサ側に電流が流れていることになるため、少なくとも第２昇降圧コンバータに異常が発生していることになるが、第２リレーのオン故障も同時に発生しているおそれがある。そのため、昇圧制御の実行により高電圧側コンデンサの電圧が第２低電圧側コンデンサの電圧よりも高くならなかったときには、第１リレーをオフして第１昇降圧コンバータおよび第２昇降圧コンバータをシャットダウンすると共に第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷が前記電力機器で消費されるようにインバータを制御する第２ディスチャージ制御を実行する。このような第２ディスチャージ制御を実行した場合、第２リレーが正常にオフされて第２バッテリと第２低電圧側コンデンサとの接続が解除されていれば、第２昇降圧コンバータに異常が発生していたとしても第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされる。従って、第２ディスチャージ制御の実行により第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされたときには第２リレーは正常であり且つ第２昇降圧コンバータに異常が発生していると判定すると共に第２ディスチャージ制御の実行により第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされなかったときには第２リレーにオン故障が発生しているおり且つ第２昇降圧コンバータに異常が発生していると判定することができる。このように、第２リレーのオフ要求がなされた際に、第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされるように第２昇降圧コンバータを制御するディスチャージ制御を実行し、ディスチャージ制御により第２低電圧側コンデンサがディスチャージされなかったときには、第１昇降圧コンバータの昇圧制御や第２昇降圧コンバータの降圧制御を実行し、各制御の実行後における高電圧側コンデンサや第２低電圧側コンデンサの電圧の変化を監視すれば、第２リレーのオン故障が発生しているのか、第２昇降圧コンバータの異常が発生しているのかを精度良く判別することが可能となる。従って、本発明の電力装置によれば、第２リレーすなわち何れか一つのリレーをオフとした際に、当該リレーのオン故障を適正に検出することができる。

本発明の実施例に係る電力装置を搭載した電気自動車２０の概略構成図である。電子制御ユニット５０により実行されるＳＭＲ故障判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例に係る電力装置を搭載した電気自動車２０の概略構成図である。同図に示すように、実施例の電気自動車２０は、例えば同期発電電動機として構成されて駆動輪２８ａ，２８ｂにデファレンシャルギヤ２６を介して回転子が接続されたモータ２２と、モータ２２を駆動するためのインバータ２４と、充放電可能なマスタバッテリ３０と、マスタバッテリ３０からの電力を昇圧してインバータ２４に供給可能なマスタ側昇降圧コンバータ３２と、それぞれ充放電可能なスレーブバッテリ４０および４１と、スレーブバッテリ４０または４１からの電力を昇圧してインバータ２４に供給可能なスレーブ側昇降圧コンバータ４２と、インバータ２４やマスタ側昇降圧コンバータ３２，スレーブ側昇降圧コンバータ４２を駆動制御したり第１〜第３システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３をオン／オフ制御して車両全体をコントロールする電子制御ユニット５０等とを備える。

マスタ側昇降圧コンバータ３２は、２つのトランジスタＴ１１，Ｔ１２とトランジスタＴ１１，Ｔ１２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２とリアクトルＬ１とから構成された周知の昇降圧コンバータであり、第１低電圧系電力ライン３３および第１システムメインリレーＳＭＲ１を介してマスタバッテリ３０に接続されると共に高電圧系電力ライン３４に接続される。これにより、トランジスタＴ１１，Ｔ１２をオン／オフ制御することでマスタ側昇降圧コンバータ３２によりマスタバッテリ３０の電力を昇圧してインバータ２４に供給したり、インバータ２４側からの電力を降圧してマスタバッテリ３０に供給したりすることが可能となる。また、スレーブ側昇降圧コンバータ４２もマスタ側昇降圧コンバータ３２と同様に２つのトランジスタＴ２１，Ｔ２２と２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２とリアクトルＬ２とから構成された周知の昇降圧コンバータであり、第２低電圧系電力ライン４３および第２システムメインリレーＳＭＲ２を介してスレーブバッテリ４０に接続されると共に高電圧系電力ライン３４に接続される。更に、第２低電圧系電力ライン４３には、第３システムメインリレーＳＭＲ３を介してスレーブバッテリ４１が接続される。これにより、トランジスタＴ２１，Ｔ２２をオン／オフ制御することでスレーブ側昇降圧コンバータ４２により第２システムメインリレーＳＭＲ２または第３システムメインリレーＳＭＲ３を介して接続しているスレーブバッテリ４０または４１の一方からの電力を昇圧してインバータ２４に供給したり、インバータ２４からの電力を降圧してスレーブバッテリ４０または４１に供給したりすることが可能となる。なお、第１低電圧系電力ライン３３の正極母線と負極母線とには第１低電圧側コンデンサ３５が接続されており、第２低電圧系電力ライン４３の正極母線と負極母線とには第２低電圧側コンデンサ４５が接続されており、高電圧系電力ライン３４の正極母線と負極母線とには高電圧側コンデンサ３６が接続されている。

また、実施例の電気自動車２０は、いわゆるプラグイン方式の電気自動車として構成されており、家庭用電源（ＡＣ１００Ｖ）といった外部電源９０の外部電源側コネクタ９２に接続される車両側コネクタ９４と、車両側コネクタ９４と第２低電圧系電力ライン４３との接続および当該接続の解除を実行可能な充電用リレーや、外部電源９０からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ、当該ＡＣ／ＤＣコンバータからの直流電力の電圧を変換して第２低電圧系電力ライン４３側に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ等（何れも図示省略）を含む充電回路９６とを備える。充電回路９６すなわち充電用リレーやＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータは、電子制御ユニット５０により制御される。

電子制御ユニット５０は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶する図示しないＲＯＭ、データを一時的に記憶する図示しないＲＡＭ、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等を備える。電子制御ユニット５０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）５１からのイグニッション信号、シフトレバー５２の操作位置であるシフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ５３からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル５４の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ５５からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル５６の踏み込み量を検出するブレーキペダルストロークセンサ５７からのブレーキペダルストロークＢＳ、車速センサ５８からの車速Ｖ等が入力ポートを介して入力される。更に、電子制御ユニット５０には、第１低電圧側コンデンサ３５の端子間に設置された電圧センサ３８からの端子間電圧ＶＬ１や、第２低電圧側コンデンサ４５の端子間に設置された電圧センサ４８からの端子間電圧ＶＬ２、高電圧側コンデンサ３６の端子間に設置された電圧センサ３９からの端子間電圧ＶＨ等が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット５０からは、マスタ側昇降圧コンバータ３２へのスイッチング制御信号や、スレーブ側昇降圧コンバータ４２へのスイッチング制御信号、第１〜第３システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２およびＳＭＲ３への駆動信号、充電回路９６への制御信号等が出力ポートを介して出力される。

実施例の電気自動車２０の走行に際して、電子制御ユニット５０は、アクセルペダルポジションセンサ５５からのアクセル開度と車速センサ５８からの車速とに応じて走行のためにモータ２２に要求される要求トルクを設定する。そして、設定した要求トルクとモータ２２の回転数とに基づいて要求トルクやモータ２２の回転数が大きいほど大きくなる傾向にインバータ２４に作用させるべき目標電圧を設定してインバータ２４に作用する電圧が目標電圧となるようにマスタ側昇降圧コンバータ３２やスレーブ側昇降圧コンバータ４２をスイッチング制御すると共に、モータ２２から要求トルクに応じたトルクが出力されるようインバータ２４をスイッチング制御する。

また、実施例の電気自動車２０は、上述のように、プラグイン方式の電気自動車として構成されていることから、走行開始前に予め外部電源９０からの電力によりマスタバッテリ３０やスレーブバッテリ４０，４１を充電しておくことができる。すなわち、イグニッションスイッチがオフされた状態で外部電源側コネクタ９２と車両側コネクタ９４とが接続されると、電子制御ユニット５０により充電回路９６の充電用リレーがオンされ、電子制御ユニット５０による充電回路９６のＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＤＣコンバータの制御、第１〜第３システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３のオン／オフ制御やマスタ側昇降圧コンバータ３２やスレーブ側昇降圧コンバータ４２の制御により、外部電源９０からの電力によりマスタバッテリ３０やスレーブバッテリ４０，４１がそれぞれ予め定められた目標蓄電割合（実施例では、マスタバッテリ３０やスレーブバッテリ４０，４１に共通の値とされ、例えば８０％とされる）まで充電される。このようにしてマスタバッテリ３０やスレーブバッテリ４０，４１が目標蓄電割合まで充電された後に走行が開始された場合、実施例の電気自動車２０は、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２をオンとしてマスタバッテリ３０とスレーブバッテリ４０との電力を用いて走行し、スレーブバッテリ４０の残容量（ＳＯＣ）が閾値（例えば、２５％や３０％など）未満に至ると、システムメインリレーＳＭＲ２をオフとすると共にシステムメインリレーＳＭＲ３をオンとしてマスタバッテリ３０とスレーブバッテリ４１との電力を用いて走行する。このように、実施例の電気自動車２０は、マスタバッテリ３０に加えてスレーブバッテリ４０，４１を搭載することから、単一のバッテリを搭載したものに比べて走行距離（走行時間）をより長くすると共に、減速時や降坂路の走行に際してより多くの回生電力をマスタバッテリ３０やスレーブバッテリ４０，４１に蓄電することができる。

ここで、上述のように構成された実施例の電気自動車２０において、外部電源９０を用いた充電時に充電対象バッテリを切替える際や、走行中に使用対象バッテリを切替える際などには、第１〜第３システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３をオン／オフ制御することにより、充電回路９６や昇降圧コンバータ３２，４２側とバッテリ３０，４１および４２側との接続状態を変更する。このような場合には、接続を解除するバッテリに対応したシステムメインリレーをオフとした後に当該システムメインリレーにオン故障が発生していないかチェックし、当該システムメインリレーにオン故障が発生していないことを確認してから他のシステムメインリレーをオンすることが望ましい。このため、実施例の電気自動車２０では、何れかのシステムメインリレーのオフ要求がなされた際に電子制御ユニット５０により図２に例示するＳＭＲ故障判定ルーチンを実行する。なお、ここでは、外部電源９０を用いたスレーブバッテリ４０の充電が終了した後に、スレーブバッテリ４１の充電に先立って、第２システムメインリレーＳＭＲ２のオフ要求がなされた際の第２システムメインリレーＳＭＲ２のオン故障判定について説明する。すなわち、ここでは、第２システムメインリレーＳＭＲ２はオンの状態、第１システムメインリレーＳＭＲ１および第３システムメインリレーＳＭＲ３はオフの状態で本ルーチンが開始されるものとする。

図２のＳＭＲ故障判定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、第２システムメインリレーＳＭＲ２をオフとすると共に第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷をインバータ２４側にディスチャージするようにスレーブ側昇降圧コンバータ４２を制御する第１ディスチャージ制御を実行する（ステップＳ１００）。第１ディスチャージ制御は、第２低電圧側コンデンサ４５からインバータ２４側に供給される電力が最大となるようスレーブ側昇降圧コンバータ４２のトランジスタＴ２１をオフとすると共にトランジスタＴ２２を所定時間に亘ってスイッチング制御するものである。このような第１ディスチャージ制御が実行された場合、第２システムメインリレーＳＭＲ２が正常にオフされてスレーブバッテリ４０と第２低電圧側コンデンサ４５との接続が解除されており且つスレーブ側昇降圧コンバータ４２に異常が発生していなければ、第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷がディスチャージされることになる。そこで、第１ディスチャージ制御の完了後に、第２低電圧側コンデンサ４５の端子間電圧ＶＬ２の値を入力し、端子間電圧ＶＬ２に基づいて第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷がディスチャージされたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。そして、第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷がディスチャージされたと判定されたときには、第２システムメインリレーＳＭＲ２が正常にオフされてスレーブバッテリ４０と第２低電圧側コンデンサ４５との接続が解除されており且つスレーブ側昇降圧コンバータ４２に異常が発生していないと判断されるため、本ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１１０にて第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷がディスチャージされなかったと判定されたときには、第２システムメインリレーＳＭＲ２とスレーブ側昇降圧コンバータ４２との少なくとも何れか一方に異常が発生していると判断される。すなわち、第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷のディスチャージを妨げる原因としては、（１）第２システムメインリレーＳＭＲ２のオン故障、（２）スレーブ側昇降圧コンバータ４２のトランジスタＴ２１のオン故障またはダイオードＤ２１の故障に起因したスレーブ側昇降圧コンバータ４２のインバータ２４側から第２低電圧側コンデンサ４５側への電流の流通、（３）スレーブ側昇降圧コンバータ４２のトランジスタＴ２２のオフ故障に起因したスイッチング制御の不能、が挙げられる。なお、スレーブ側昇降圧コンバータ４２のトランジスタＴ２２のオン故障またはダイオードＤ２２の故障も第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷のディスチャージを妨げる原因となるが、かかる異常は、走行中または上述の充電中に検出される可能性が高いため、本ルーチンでは異常判別対象から除外される。このため、ステップＳ１１０にて第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷がディスチャージされなかったと判定されたときには、少なくとも第２システムメインリレーＳＭＲ２のオン故障（上述の（１））が発生しているのか、スレーブ側昇降圧コンバータ４２の異常（（２）または（３））が発生しているのかを判別するために、以下の処理を実行する。

この場合、まず、スレーブ側昇降圧コンバータ４２をシャットダウンしてインバータ２４側から第２低電圧側コンデンサ４５側へと電流が流れないようにし（ステップＳ１２０）、第１システムメインリレーＳＭＲ１をオンとすると共に高電圧側コンデンサ３６の端子間電圧ＶＨが第２低電圧側コンデンサ４５の端子間電圧ＶＬ２よりも高くなるようにマスタ側昇降圧コンバータ３２を制御する昇圧制御を実行し（ステップＳ１３０）、高電圧側コンデンサ３６の端子間電圧ＶＨおよび第２低電圧側コンデンサ４５の端子間電圧ＶＬ２の値を入力した上で、昇圧制御により端子間電圧ＶＨが端子間電圧ＶＬ２よりも高くなったか否かを判定する（ステップＳ１４０）。昇圧制御により端子間電圧ＶＨが端子間電圧ＶＬ２よりも高くなったと判定されたときには、スレーブ側昇降圧コンバータ４２のインバータ２４側から第２低電圧側コンデンサ４５側へと電流が流れていないことになるので、スレーブ側昇降圧コンバータ４２のトランジスタＴ２１のオン故障またはダイオードＤ２１の故障は発生していないことが確定する。そこで、次に、スレーブ側昇降圧コンバータ４２のインバータ２４側から第２低電圧側コンデンサ４５側へと電流が流れるようにスレーブ側昇降圧コンバータ４２のトランジスタＴ２２をオフとすると共にトランジスタＴ２１をスイッチング制御する降圧制御を実行する（ステップＳ１５０）。このような降圧制御が実行された場合には、第２システムメインリレーＳＭＲ２が正常にオフされてスレーブバッテリ４０と第２低電圧側コンデンサ４５との接続が解除されていれば、インバータ２４側からの電流は第２低電圧側コンデンサ４５へと流れるため、第２低電圧側コンデンサ４５の端子間電圧ＶＬ２が高くなる。このため、第２低電圧側コンデンサ４５の端子間電圧ＶＬ２の値を入力した上で、端子間電圧ＶＬ２に基づいて降圧制御により端子間電圧ＶＬ２が高くなったか否かを判定し（ステップＳ１６０）、降圧制御により端子間電圧ＶＬ２が高くなったと判定されたときには、第２システムメインリレーＳＭＲ２は正常であり且つスレーブ側昇降圧コンバータ４２のトランジスタＴ２２のオフ故障が発生していると判定する（ステップＳ１７０）。これに対して、ステップＳ１６０にて降圧制御により端子間電圧ＶＬ２が高くならなかったと判定されたときには、第２システムメインリレーＳＭＲ２にオン故障が発生していると判定する（ステップＳ１８０）。

一方、ステップＳ１４０にて昇圧制御により高電圧側コンデンサ３６の端子間電圧ＶＨが第２低電圧側コンデンサ４５の端子間電圧ＶＬ２よりも高くならなかったと判定されたときには、スレーブ側昇降圧コンバータ４２のインバータ２４側から第２低電圧側コンデンサ４５側へと電流が流れている状態であることから、少なくともスレーブ側昇降圧コンバータ４２のトランジスタＴ２１のオン故障またはダイオードＤ２１の故障が発生していることが確定するが、同時に第２システムメインリレーＳＭＲ２のオン故障も発生しているおそれもある。そこで、ステップＳ１４０にて昇圧制御により端子間電圧ＶＨが端子間電圧ＶＬ２よりも高くならなかったと判定されたときには、第２システムメインリレーＳＭＲ２のオン故障の発生を検出するため、以下の処理を実行する。この場合、まず、第１システムメインリレーＳＭＲ１をオフしてインバータ２４とマスタバッテリ３０との接続を解除すると共にマスタ側昇降圧コンバータ３２およびスレーブ側昇降圧コンバータ４２をシャットダウンしてインバータ２４側から第１低電圧側コンデンサ３５および第２低電圧側コンデンサ４５側へと電流が流れないようにする（ステップＳ１９０）。続いて、第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷がモータ２２で消費されるようにインバータ２４を制御する第２ディスチャージ制御を実行する（ステップＳ２００）。第２ディスチャージ制御は、モータ２２からトルクが出力されずに電力が消費されるように、具体的には、モータ２２のロータに形成される磁束の方向（ｄ軸）に電流が流れるようインバータ２４をスイッチング制御することにより第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷をディスチャージするものである。このような第２ディスチャージ制御を実行した場合、第２システムメインリレーＳＭＲ２が正常にオフされてスレーブバッテリ４０と第２低電圧側コンデンサ４５との接続が解除されていれば、スレーブ側昇降圧コンバータ４２の異常が発生していたとしても第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷がディスチャージされることになる。そこで、第２ディスチャージ制御の完了後に、第２低電圧側コンデンサ４５の端子間電圧ＶＬ２の値を入力した上で、第２低電圧側コンデンサ４５の端子間電圧ＶＬ２に基づいて第２ディスチャージ制御の実行により第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷がディスチャージされたか否かを判定し（ステップＳ２１０）、第２ディスチャージ制御の実行により第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷がディスチャージされたと判定されたときには、第２システムメインリレーＳＭＲ２は正常であり且つ少なくともスレーブ側昇降圧コンバータ４２のトランジスタＴ２１のオン故障またはダイオードＤ２１の故障が発生していると判定して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。これに対して、第２ディスチャージ制御の実行により第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷がディスチャージされなかったと判定されたときには、第２システムメインリレーＳＭＲ２にオン故障が発生しており且つ少なくともスレーブ側昇降圧コンバータ４２のトランジスタＴ２１のオン故障またはダイオードＤ２１の故障が発生していると判定して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。

なお、電子制御ユニット５０は、上述のＳＭＲ故障判定ルーチンの実行により第２システムメインリレーＳＭＲ２のオン故障が発生していると判定したときには、第１〜第３システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３をオフとし、次回以降イグニッションスイッチ５１がオンとされても第１〜第３システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３をオンとすることを禁止する。また、第２昇降圧コンバータ４２に異常が発生していると判定したときには、走行中であればマスタバッテリ３０およびマスタ側昇降圧コンバータ３２のみを使用して走行を継続するか、あるいは、マスタ側昇降圧コンバータ３２およびスレーブ側昇降圧コンバータ４２をシャットダウンしてマスタバッテリ３０およびスレーブバッテリ４０からの電力を昇圧を伴わずにインバータ２４に供給して走行を継続し、外部電源９０を用いた充電時に充電対象バッテリを切替える際であれば、第１〜第３システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３をオフとし、次回以降イグニッションスイッチ５１がオンとされても第１〜第３システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３をオンとすることを禁止する。

以上説明した実施例のように、第２システムメインリレーＳＭＲ２のオフ要求がなされた際に、第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷がディスチャージされるようにスレーブ側昇降圧コンバータ４２を制御する第１ディスチャージ制御を実行し、第１ディスチャージ制御により第２低電圧側コンデンサ４５に蓄えられた電荷がディスチャージされなかったときには、マスタ側昇降圧コンバータ３２の昇圧制御やスレーブ側昇降圧コンバータ４２の降圧制御を実行し、各制御の実行前後における高電圧側コンデンサ３６の端子間電圧ＶＨや第２低電圧側コンデンサ４５の端子間電圧ＶＬ２の変化を監視すれば、第２システムメインリレーＳＭＲ２のオン故障が発生しているのか、スレーブ側昇降圧コンバータ４２の異常が発生しているのかを精度良く判別することが可能となる。また、本実施例では、第２システムメインリレーＳＭＲ２をオフとする際の当該リレーＳＭＲ２のオン故障を判定するものとしたが、同様の手順に従って第３システムメインリレーＳＭＲ３をオフとする際の当該リレーＳＭＲ３のオン故障を判定してもよいし、マスタ側昇降圧コンバータ３２とスレーブ側昇降圧コンバータ４２の役割を入れ替えて第１システムメインリレーＳＭＲ１をオフとする際の当該リレーＳＭＲ１のオン故障を判定してもよい。従って、上記実施例によれば、何れか一つのシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２またはＳＭＲ３をオフとした際に、当該リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２またはＳＭＲ３のオン故障を適正に検出することができる。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電力装置の製造産業に利用可能である。

２０電気自動車、２２モータ、２４インバータ、２６デファレンシャルギヤ、２８ａ，２８ｂ駆動輪、３０マスタバッテリ、３２マスタ側昇降圧コンバータ、３３第１低電圧系電力ライン、３４高電圧系電力ライン、３５第１低電圧側コンデンサ、３６高電圧側コンデンサ、３８，３９，４８電圧センサ、４０，４１スレーブバッテリ、４２スレーブ側昇降圧コンバータ、４３第２低電圧系電力ライン、４５第２低電圧側コンデンサ、５０電子制御ユニット、５１イグニッションスイッチ、５２シフトレバー、５３シフトポジションセンサ、５４アクセルペダル、５５アクセルペダルポジションセンサ、５６ブレーキペダル、５７ブレーキペダルストロークセンサ、５８車速センサ、９０外部電源、９２外部電源側コネクタ、９４車両側コネクタ、９６充電回路、Ｔ１１〜Ｔ２２トランジスタ、Ｄ１１〜Ｄ２２ダイオード、Ｌ１，Ｌ２リアクトル、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３第１〜第３システムメインリレー。

Claims

インバータを介して電力機器と電力のやりとりが可能な第１および第２バッテリと、前記第１バッテリに第１リレーを介して接続されると共に前記インバータに接続されて前記第１バッテリと前記インバータとの間で電圧を変換する第１昇降圧コンバータと、前記第２バッテリに第２リレーを介して接続されると共に前記インバータに前記第１昇降圧コンバータと並列に接続されて前記第２バッテリと前記インバータとの間で電圧を変換する第２昇降圧コンバータと、前記第１および第２昇降圧コンバータの前記インバータ側の電圧を平滑化する高電圧側コンデンサと、前記第１昇降圧コンバータの前記第１バッテリ側の電圧を平滑化する第１低電圧側コンデンサと、前記第２昇降圧コンバータの前記第２バッテリ側の電圧を平滑化する第２低電圧側コンデンサと、
を備えた電力装置であって、
前記第２リレーのオフ要求がなされたときに、該第２リレーをオフとすると共に前記第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされるよう前記第２昇降圧コンバータを制御する第１ディスチャージ制御を実行する第１ディスチャージ制御手段と、
前記第１ディスチャージ制御の実行により前記第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされたときには前記第２リレーが正常にオフされ且つ前記第２昇降圧コンバータが正常に動作していると判定すると共に、前記第１ディスチャージ制御手段の実行により前記第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされなかったときには前記第２リレーと前記第２昇降圧コンバータとの少なくとも何れか一方に異常が発生していると判定する仮異常判定手段と、
前記仮異常判定手段により前記第２リレーと前記第２昇降圧コンバータとの少なくとも何れか一方に異常が発生していると判定されたときに、前記第２昇降圧コンバータをシャットダウンすると共に前記高電圧側コンデンサの電圧が前記第２低電圧側コンデンサの電圧よりも高くなるように前記第１昇降圧コンバータを制御する昇圧制御を実行する昇圧制御手段と、
前記昇圧制御の実行により前記高電圧側コンデンサの電圧が前記第２低電圧側コンデンサの電圧よりも高くなったときには前記第２昇降圧コンバータの前記インバータ側から前記第２低電圧側コンデンサ側に電流が流れるように前記第２昇降圧コンバータを制御する降圧制御を実行する降圧制御手段と、
前記降圧制御の実行により前記第２低電圧側コンデンサの電圧が高くなったときには前記第２リレーは正常であり且つ前記第２昇降圧コンバータに異常が発生していると判定すると共に前記降圧制御の実行により前記第２低電圧側コンデンサの電圧が高くならなかったときには前記第２リレーにオン故障が発生していると判定する第１異常判定手段と、
前記昇圧制御の実行により前記高電圧側コンデンサの電圧が前記第２低電圧側コンデンサの電圧よりも高くならなかったときには、前記第１リレーをオフして前記第１昇降圧コンバータおよび前記第２昇降圧コンバータをシャットダウンすると共に前記低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷が前記電力機器で消費されるように前記インバータを制御する第２ディスチャージ制御を実行する第２ディスチャージ制御手段と、
前記第２ディスチャージ制御の実行により前記第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされたときには前記第２リレーは正常であり且つ前記第２昇降圧コンバータに異常が発生していると判定すると共に前記第２ディスチャージ制御手段の実行により前記第２低電圧側コンデンサに蓄えられた電荷がディスチャージされなかったときには前記第２リレーにオン故障が発生しており且つ前記第２昇降圧コンバータに異常が発生していると判定する第２異常判定手段と、
を備える電力装置。