JP2016010263A - 蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のリレーを一緒に動作させるリレー装置のオフ故障を検出する。
【解決手段】本発明である蓄電システムは、蓄電装置を負荷と接続する第１接続ラインに設けられた第１リレーと、抵抗素子と直列に接続された状態で第１リレーと並列に接続された第２リレーと、蓄電装置を負荷と接続する第２接続ラインに設けられた第３リレーと、これらの各リレーを一緒に動作させる電磁力を発生させるコイルと、を備えるリレー装置を有する。コントローラは、第１リレー、第２リレーおよび第３リレーをオンにして蓄電装置と負荷とを接続状態に制御して蓄電装置と負荷との間で充放電電流が流れているときの蓄電装置の端子間電圧と、第１リレーに対して並列に接続される第２リレー及び抵抗素子を含む電流経路を負荷と接続する第１接続ライン及び第２接続ラインとの間の電圧と、の差が所定値よりも大きいとき、第１リレーがオフで故障していると判別する。
【選択図】図８

Description

本発明は、複数のリレーを一緒に動作させることができる蓄電システムにおいて、リレーのオフ故障（オンにならない故障）を検出する技術に関する。

特許文献１には、バッテリと負荷（例えば、インバータ）とを接続する電力ライン上に、正極側メインリレー及び負極側メインリレーを設けられた電源装置が記載されている。正極側メインリレーには、プリチャージリレーが並列に設けられ、電流制限用の抵抗素子がプリチャージリレーに直列に接続されている。バッテリと負荷を接続する際は、負極側メインリレーとプリチャージリレーをオンにしてから正極側メインリレーをオンにすることで、突入電流が流れることを制限しつつ、バッテリと負荷との接続を許容する。

一方、特許文献２には、複数のリレーを一体化し、１つのソレノイドコイルで複数のリレーを動作させることで、リレーの小型化を図ることが記載されている。特許文献２では、プリチャージリレーと正極側メインリレーとを時間差でオンに制御することで、電流制限用の抵抗素子に電流が流れるようにして突入電流が流れることを制限し、その後、プリチャージリレー、正極側メインリレー及び負極側メインリレーの３つを同時にオンに制御することで、バッテリと負荷とを接続している。

特開２０１３−２１９９５５号公報 特開２００５−２２２８７１号公報

特許文献２のように、複数のリレーを一体化すると、バッテリと負荷とが接続されている状態では、正極側メインリレー及び負極側メインリレーと共に、プリチャージリレーもオンとなる。このとき、正極側メインリレーとプリチャージリレーが共にオンであっても、プリチャージリレーには電流制限用の抵抗素子が接続されているため、充放電電流は、正極側メインリレーを流れる。

しかしながら、正極側メインリレーがオンにならない状態（オフ故障）が発生すると、バッテリ及び負荷を接続している間、プリチャージリレー及び抵抗素子に充放電電流が流れ続けてしまう。電流制限用の抵抗素子に電流が流れ続けると、抵抗素子が過度に発熱（過熱）するおそれがある。したがって、正極側メインリレーのオフ故障が発生しているか否かを判別する必要がある。

本発明である蓄電システムは、蓄電装置を負荷と接続する正負極の一方の第１接続ラインに設けられた第１リレーと、抵抗素子と直列に接続された状態で、第１リレーと並列に接続された第２リレーと、蓄電装置を負荷と接続する正負極の他方の第２接続ラインに設けられた第３リレーと、第１電流値での通電によって第２リレーおよび第３リレーをオフからオンに切り替えるための電磁力を発生させ、第１電流値よりも大きい第２電流値での通電によって、第２リレー、第３リレーに加えて第１リレーをオフからオンに切り替えるための電磁力を発生させるコイルと、を備えるリレー装置を有する。また、蓄電装置の端子間電圧を検出する第１電圧センサと、第１リレーに対して並列に接続される第２リレー及び抵抗素子を含む電流経路と負荷とを接続する第１接続ラインと、第２接続ラインとの間の電圧を検出する第２電圧センサと、蓄電装置と負荷とを接続するときに、第２リレーおよび第３リレーをオフからオンにし、その後、第２リレー、第３リレーに加えて第１リレーをオンにして蓄電装置と負荷とを接続状態に制御するコントローラと、を有する。

そして、コントローラは、蓄電装置と負荷とを接続状態に制御して蓄電装置と負荷との間で充放電電流が流れているときの第１電圧センサ及び第２電圧センサの各検出電圧値の差が所定値よりも大きいとき、第１リレーがオフで故障していると判別する。

本発明によれば、複数の第１リレー、第２リレー及び第３リレーを一緒に駆動させるリレー装置において、抵抗素子が直列に接続された第２リレーと、第３リレーとをオフからオンにし、その後、第２リレー、第３リレーに加えて第１リレーをオンにして蓄電装置と負荷とを接続状態に制御することで、蓄電装置と負荷との接続の際に流れる突入電流を抑制することができる。

そして、蓄電装置と負荷とが接続状態であるとき、全てのリレーがオンとなるように制御される。このとき、第１リレーに並列に接続される第２リレーには、抵抗素子が直列に接続されているので、充放電電流が第２リレーに充放電電流が流れずに第１リレーを流れることになる。しかしながら、第２リレーがオンであるにもかかわらず、第１リレーがオンにならないオフ故障が生じると、第１リレーに対して並列に接続された第２リレー及び抵抗素子の電流経路に充放電電流が流れる。

このようなオフ故障が生じると、抵抗素子に充放電電流が流れている状態なので、抵抗素子による電圧降下が生じる。つまり、リレー装置（第２リレー及び抵抗素子を含む電流経路）を挟んで蓄電装置側の電圧（第１電圧センサの検出電圧値）と負荷側の電圧（第２電圧センサの検出電圧値）に差が生じることになる。

したがって、第１リレー、第２リレーおよび第３リレーをオンにして蓄電装置と負荷とを接続状態に制御して蓄電装置と負荷との間で充放電電流が流れているときの第１電圧センサと第２電圧センサの各検出電圧値の差が所定値よりも大きいとき、第１リレーがオフ故障している（第２リレー及び抵抗素子に充放電電流が流れている）と判別することができる。

上記蓄電システムは、車両の動力源としてエンジン及び蓄電装置から供給される電力によって駆動する走行用モータを備えた車両に搭載することができる。このとき、コントローラは、第１リレーがオフで故障していると判別されたとき、抵抗素子の温度が所定値以下であれば、蓄電装置と負荷との接続を遮断するためにリレー装置をオフにせずに停止中のエンジンを始動させるように制御し、エンジンの始動後にリレー装置をオフに制御することができる。

第１リレーがオフ故障している状態では、抵抗素子に充放電電流が流れているため、抵抗素子の温度が上昇する。したがって、抵抗素子の過熱保護のため、リレー装置をオフに制御することができる。このとき、リレー装置をオフにすると、蓄電装置から走行用モータへの電力供給ができなくなるので、車両走行を行えないおそれがある。

そこで、充放電電流が流れたことによって上昇する抵抗素子の温度が、抵抗素子の過熱保護のために設定される温度閾値（所定値）以下であれば、リレー装置をオフにせずに停止中のエンジンを始動させるように制御し、エンジンの始動後にリレー装置をオフに制御する。このように構成することで、例えば、エンジンが停止している状態で走行用モータを動力源として車両走行を行っているときに第１リレーがオフ故障していると判別されても、抵抗素子の過熱保護を図りつつエンジン始動時間を確保することができ、エンジンを動力源とする車両走行（バッテリレス走行）に切り替えて、車両走行を継続させることができる。

また、上記蓄電システムは、蓄電装置を流れる電流を検出する電流センサと、リレー装置の周囲の温度を検出する温度センサと、をさらに備えることができ、抵抗素子の温度は、電流センサの検出電流値に基づく抵抗素子に流れた電流に応じた発熱量に基づいて、抵抗素子の温度上昇値を算出し、算出された温度上昇値と周囲の温度とを用いて推定するように構成することができる。

また、上記蓄電システムは、蓄電装置から供給される電力によって駆動するエンジンの始動用モータをさらに備えることができる。この場合、コントローラは、抵抗素子の温度を推定する際に、抵抗素子に流れた電流に応じた第１発熱量に、始動用モータによって停止中のエンジンを駆動するために必要な電力に基づく始動用電流に応じた第２発熱量を加算し、第１発熱量に第２発熱量が加算された発熱量に基づいて、抵抗素子の温度上昇値を算出することができる。

停止中のエンジンを始動する始動用モータは、蓄電装置から供給される電力によって駆動させることができる。この場合、停止中のエンジンを始動するために必要な電力に対応する電流がさらに流れることを考慮して、抵抗素子の発熱量に基づく温度上昇値を算出することで、抵抗素子の温度が過熱保護の温度閾値を超えない範囲で、エンジンを動力源とする車両走行を行えるように制御することができる。このように、第１リレーがオフ故障していると判別されたときに、停止中のエンジンを始動するために必要な電力が追加的に蓄電装置から始動用モータに供給されても、抵抗素子の温度が過熱保護のための温度閾値以下となるのであれば、リレー装置をオフにせずに停止中のエンジンを始動させるように制御することで、抵抗素子の過熱保護を図りつつ、エンジンを動力源とする車両走行（バッテリレス走行）に切り替えて、車両走行を継続させることができる。

電池システムの構成を示す図である。 電池システムの冷却構造を示す図である。 実施例１において、システムメインリレーを駆動する回路構成を示す図である。 システムメインリレーを駆動する構造を示す概略図である。 システムメインリレーを駆動する構造を示す概略図である。 システムメインリレーを駆動する構造を示す概略図である。 実施例１において、システムメインリレーのオフ故障時の電流経路とシステムメインリレーのオフ故障を判定する方法を説明するための図である。 実施例１において、システムメインリレーのオフ故障を判別する処理を示すフローチャートである。 図８のステップＳ１０７に対応する抵抗素子の温度推定処理を示すフローチャートである。 実施例１において、抵抗素子（電流制限抵抗）の温度上昇算出テーブル例を示す図である。 実施例１において、エンジン始動時の必要電力算出テーブル例を示す図である。 実施例１において、オフ故障が生じていると判別された後の車両起動時の処理を示すフローチャートである。 正極ライン及び負極ライン間の電圧を検出する第２電圧センサの接続構成の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
本発明の実施例１における電池システム（本発明の蓄電システムに相当する）について、図１を用いて説明する。図１は、本実施例における電池システムの構成を示す概略図である。

バッテリ（本発明の蓄電装置に相当する）１０の正極端子には、正極ラインＰＬが接続されており、バッテリ１０の負極端子には、負極ラインＮＬが接続されている。正極ラインＰＬ及び負極ラインＮＬは、本発明におけるバッテリ１０を負荷（例えば、後述するインバータ２５やモータ・ジェネレータＭＧ２）に接続する正負極の第１接続ライン及び第２接続ラインを構成している。バッテリ１０は、複数の単電池を有しており、単電池の数は、適宜設定することができる。ここで、バッテリ１０を構成する複数の単電池は、直列に接続したり、並列に接続したりすることができる。

なお、バッテリ１０の代わりに、１つの単電池を用いることもできる。単電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることができる。

バッテリ１０は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬを介して、昇圧回路２４と接続されており、昇圧回路２４がインバータ２５と接続されている。インバータ２５は、バッテリ１０から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータＭＧ２に出力する。モータ・ジェネレータ（本発明の走行用モータに相当する）ＭＧ２は、インバータ２５から出力された交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギ（動力）を生成する。

モータ・ジェネレータＭＧ２は、トランスミッション（変速機）ＴＭを介して駆動輪２６に接続される駆動軸に接続され、モータ・ジェネレータＭＧ２の動力がトランスミッションＴＭを介して駆動軸に伝達され、駆動軸によって駆動輪２６に伝達される。モータ・ジェネレータＭＧ２が生成した動力がトランスミッションＴＭを介して駆動輪２６に伝達されることにより、バッテリ１０の電力を用いた車両走行を行わせることができる。

動力分割機構２７は、エンジン２８の動力を、駆動輪２６に伝達したり、モータ・ジェネレータＭＧ１に伝達したりする。モータ・ジェネレータＭＧ１は、エンジン２８の動力を受けて発電する。モータ・ジェネレータＭＧ１が生成した電力（交流電力）は、インバータ２５を介して、モータ・ジェネレータＭＧ２に供給されたり、バッテリ１０に供給されたりする。モータ・ジェネレータＭＧ１が生成した電力を、モータ・ジェネレータＭＧ２に供給すれば、モータ・ジェネレータＭＧ２が生成した運動エネルギによって、駆動輪２６を駆動することができる。モータ・ジェネレータＭＧ１が生成した電力をバッテリ１０に供給すれば、バッテリ１０を充電することができる。

車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータＭＧ２は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。インバータ２５は、モータ・ジェネレータＭＧ２が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力をバッテリ１０に出力する。これにより、バッテリ１０は、回生電力を蓄えることができる。

昇圧回路２４は、バッテリ１０の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ２５に出力したり、インバータ２５の出力電圧を降圧して降圧後の電力をバッテリ１０に出力したりすることができる。なお、本実施例では、バッテリ１０とインバータ２５との間の電流経路に昇圧回路２４を設けているが、昇圧回路２４を省略してもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、バッテリ１０やモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を補機４１や補機電池４２に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂおよび昇圧回路２４の間の正極ラインＰＬと、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇおよび昇圧回路２４の間の負極ラインＮＬとに接続されている。

補機電池４２は、例えば、電池システムを搭載する車両の車室空調装置（エアコンのインバータやモータ等）、ＡＶ機器、車室内の照明装置、ヘッドライト等の補機（電力消費機器）４１に電力を供給する電源装置である。なお、車室空調装置は、昇圧回路２４又はＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介してバッテリ１０から供給される電力で直接動作するように構成することもできる。

エンジン２８は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の内燃機関である。エンジン２８は、モータ・ジェネレータＭＧ１をエンジン始動用モータ（スタータ）として用い、始動することができる。バッテリ１０から所定の電力がモータ・ジェネレータＭＧ１に供給され、動力分割機構２７を介してモータ・ジェネレータＭＧ１がエンジン２８の駆動軸を回転させ、エンジン２８を始動させるように構成することができる。

電圧センサ２０は、バッテリ１０の端子間電圧値ＶＢを検出し、検出結果をコントローラ６０に出力する。また、電圧センサ２０は、バッテリ１０を構成する各単電池の電圧値を検出することもできる。電流センサ２１は、バッテリ１０の電流値Ｉｂを検出し、検出結果をコントローラ６０に出力する。

温度センサ２２Ａは、バッテリ１０の温度（電池温度）を検出し、検出結果をコントローラ６０に出力する。また、温度センサ２２Ｂは、バッテリ１０を冷却するための冷却空気（例えば、車室内の空気）の温度（吸気温度）を検出し、検出結果をコントローラ６０に出力する。吸気温度を検出すれば、バッテリ１０の周囲における温度（周囲温度Ｔｃ）を把握できる。

ここで、本電池システムの冷却構造について、図２を参照して説明する。図２に示すように、バッテリ１０は、ケースＣに収容され、ケースＣには、吸気ダクト３及び排気ダクト５が接続される。吸気ダクト３は、ブロア（送風機）４を介してケースＣに接続される。吸気ダクト３を介してケースＣ内に供給された冷却空気は、バッテリ１０との間で熱交換を行い、排気ダクト５からケースＣ外に排出される。なお、ブロア４は、排気ダクト５に設けたり、吸気ダクト３とケースＣとの間の吸気経路上やケースＣと排気ダクト５との間の排気経路上の任意の位置に設けたりすることができる。

温度センサ２２Ａは、図２に示すように、バッテリ１０の一部に直接的に設けられ、バッテリ１０の温度を検出するのに対し、温度センサ２２Ｂは、ケースＣ内のバッテリ１０に冷却風を供給するための吸気経路上であって、バッテリ１０よりも上流側に設けることができる。

このとき、ケースＣ内においてバッテリ１０よりも上流側に後述するシステムメインリレーを含む機器の収納領域ＪＢを設けることができる。機器は、バッテリ１０と共にケースＣ内に配置することができ、バッテリ１０と同様に冷却される。そして、温度センサ２２Ｂは、図２の例のように、バッテリ１０の上流側の収納領域ＪＢ付近に設けることができ、収納領域ＪＢに設置される機器の周囲温度Ｔｃを検出する温度センサとして機能することができる。

図１において、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬにはコンデンサＣが接続されている。コンデンサＣは、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬの間における電圧を平滑化するために用いられる。電圧センサ２３は、コンデンサＣの電圧値ＶＬを検出し、検出結果をコントローラ６０に出力する。

コントローラ６０は、電圧センサ２０や電流センサ２１、温度センサ２２Ａからの検出値に基づいてバッテリ１０のＳＯＣ（state of Charge）や満充電容量を算出してバッテリ１０の状態を管理するとともに、この管理情報を車両制御装置８０に送信する。コントローラ６０は、メモリ６０ａを有し、メモリ６０ａは、本実施例で説明する処理に必要な情報を記憶する。なお、メモリ６０ａは、コントローラ６０に対して外付けされる態様であってもよい。

エンジン制御装置７０は、車両制御装置８０からのエンジン制御信号に基づいてエンジン２８を制御する。エンジン制御装置７０は、回転数センサなどの各種センサの検出値に基づいて、車両制御装置８０によって定められた目標回転数及び目標トルクで動作するように、エンジン２８の燃料噴射量や吸気する空気量、点火時期などを制御する。

車両制御装置８０は、車両全体の制御を行うメインコントローラである。車両制御装置８０は、車両全体で要求される車両要求出力に応じてエンジン２８の出力制御及びバッテリ１０の入出力制御を行う。車両制御装置８０は、運転状態に応じて車両の動力源を選択し、エンジン２８及びモータ・ジェネレータＭＧ２のうちの一方又は両方からの駆動力を用いた車両の走行制御を遂行する。このとき、車両制御装置８０は、エンジン２８の出力制御に伴って、停止しているエンジン２８をモータ・ジェネレータＭＧ１を通じて始動させるように制御することができる。なお、コントローラ６０、エンジン制御装置７０及び車両制御装置８０は、１つの制御装置として構成してもよい。

次に、本実施例のシステムメインリレーについて詳細に説明する。図１に示すように、正極ラインＰＬには、システムメインリレー（本発明の第１リレーに相当する）ＳＭＲ−Ｂが設けられており、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂには、システムメインリレー（本発明の第２リレーに相当する）ＳＭＲ−Ｐおよび抵抗素子（本発明の抵抗素子に相当する）Ｒ１１が並列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび抵抗素子Ｒ１１は、直列に接続されている。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｂは、可動接点ＭＣ１および固定接点ＦＣ１を有しており、固定接点ＦＣ１が正極ラインＰＬに接続されている。可動接点ＭＣ１が固定接点ＦＣ１に接触することにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオンになり、可動接点ＭＣ１が固定接点ＦＣ１から離れることにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオフになる。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、可動接点ＭＣ２および固定接点ＦＣ２を有しており、固定接点ＦＣ２の一端が正極ラインＰＬに接続され、固定接点ＦＣ２の他端が抵抗素子Ｒ１１に接続されている。可動接点ＭＣ２が固定接点ＦＣ２に接触することにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐがオンになり、可動接点ＭＣ２が固定接点ＦＣ２から離れることにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐがオフになる。抵抗素子Ｒ１１は、電流制限抵抗として機能し、バッテリ１０からコンデンサＣに突入電流が流れることを防止するために用いられる。

負極ラインＮＬには、システムメインリレー（本発明の第３リレーに相当する）ＳＭＲ−Ｇが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｇは、可動接点ＭＣ３および固定接点ＦＣ３を有しており、固定接点ＦＣ３が負極ラインＮＬに接続されている。可動接点ＭＣ３が固定接点ＦＣ３に接触することにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇがオンになり、可動接点ＭＣ３が固定接点ＦＣ３から離れることにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇがオフになる。

なお、コンデンサＣに突入電流が流れることを防止する観点で抵抗素子Ｒ１１を設けることについて説明したが、例えば、突入電流のような大きな電流が流れ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇの可動接点ＭＣ１，ＭＣ３及び固定接点ＦＣ１，ＦＣ３が固着し、オン故障（オフにならない故障）が生じてしまうことを抑制する観点において、抵抗素子Ｒ１１を設けることができる。

このとき、コンデンサＣは、図１に示すように、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂに対するシステムメインリレーＳＭＲ−Ｐの接点よりもインバータ２５側に位置する正極ラインＰＬと、負極ラインＮＬとの間に接続されている。このため、コンデンサＣは、バッテリ１０に対してシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ及びシステムメインリレーＳＭＲ−Ｐを挟んでインバータ２５側（下流側）における、正極ラインＰＬ及び負極ラインＮＬ間の電圧が印加される。

そして、電圧センサ２３は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂに対して並列に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ−Ｐ及び抵抗素子Ｒ１１を含む電流経路をインバータ２５と接続する正極ラインＰＬと、負極ラインＮＬとに接続されている。電圧センサ２３は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ及びシステムメインリレーＳＭＲ−Ｐの上流側でバッテリ１０の端子間電圧を検出する電圧センサ２０に対し、下流側の正極ラインＰＬ及び負極ラインＮＬ間の電圧（コンデンサＣに印加される電圧）を検出する。

なお、本実施例では、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂに対して、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび抵抗素子Ｒ１１を並列に接続しているが、これに限るものではない。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび抵抗素子Ｒ１１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇの一方に対して、並列に接続されていればよい。

次に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇを駆動する回路（駆動回路）について、図３を用いて説明する。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇを駆動するための駆動回路３０は、コイル３１およびスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３を有する。コイル３１の一端は接地され、コイル３１の他端は、電源３２と接続されている。これにより、電源３２からの電力がコイル３１に供給される。電源３２としては、バッテリ１０を用いたり、バッテリ１０とは異なる電源を用いたりすることができる。バッテリ１０を車両に搭載した場合、バッテリ１０とは異なる電源として、図１に示した補機電池４２がある。

電源３２の電力をコイル３１に供給するラインは、第１電力ラインＳＬ１，第２電力ラインＳＬ２および共通電力ラインＳＬ３を有する。第１電力ラインＳＬ１の一端および第２電力ラインＳＬ２の一端は、共通電力ラインＳＬ３を介して、コイル３１と接続されている。また、第１電力ラインＳＬ１の他端および第２電力ラインＳＬ２の他端は、共通電力ラインＳＬ３を介して、電源３２と接続されている。このため、第１電力ラインＳＬ１を介して、電源３２の電力をコイル３１に供給したり、第２電力ラインＳＬ２を介して、電源３２の電力をコイル３１に供給したりすることができる。

第１電力ラインＳＬ１には、スイッチ素子ＳＷ１が設けられている。スイッチ素子ＳＷ１の一端は電源３２と接続され、スイッチ素子ＳＷ１の他端は、コイル３１と接続されている。スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３は、コントローラ６０からの制御信号を受けて、オン（通電状態）およびオフ（非通電状態）の間で切り替わる。

スイッチ素子ＳＷ１には、第２電力ラインＳＬ２を介して、スイッチ素子ＳＷ３および抵抗素子Ｒ２１が並列に接続されており、スイッチ素子ＳＷ３および抵抗素子Ｒ２１は、直列に接続されている。具体的には、抵抗素子Ｒ２１の一端が、スイッチ素子ＳＷ１および電源３２の接続点に接続され、抵抗素子Ｒ２１の他端が、スイッチ素子ＳＷ３の一端に接続されている。スイッチ素子ＳＷ３の他端は、コイル３１およびスイッチ素子ＳＷ１の間の接続点に接続されている。なお、図３に示す抵抗素子Ｒ２１の位置にスイッチ素子ＳＷ３を設け、図３に示すスイッチ素子ＳＷ３の位置に抵抗素子Ｒ２１を設けることもできる。

スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３としては、いわゆる機械式スイッチを用いたり、半導体スイッチ（例えば、トランジスタ）を用いたりすることができる。機械式スイッチは、可動接点および固定接点を有する。可動接点が固定接点に接触することにより、スイッチ素子（機械式スイッチ）ＳＷ１，ＳＷ３がオンになり、可動接点が固定接点から離れることにより、スイッチ素子（機械式スイッチ）ＳＷ１，ＳＷ３がオフになる。半導体スイッチは、イオンの移動状態に応じて、オンおよびオフの間で切り替わる。

スイッチ素子ＳＷ１がオンであるとき、電力ラインＳＬ１，ＳＬ３を介して、電源３２からコイル３１に電力が供給される。スイッチ素子ＳＷ１がオフであっても、スイッチ素子ＳＷ３がオンであるときには、電力ラインＳＬ２，ＳＬ３を介して、電源３２からコイル３１に電力が供給される。ここで、第２電力ラインＳＬ２には抵抗素子Ｒ２１が設けられているため、第２電力ラインＳＬ２を介してコイル３１に流れる電流値Ｉ_２は、第１電力ラインＳＬ１を介してコイル３１に流れる電流値Ｉ_１よりも小さくなる。

このように、スイッチ素子ＳＷ１をオンにする場合と、スイッチ素子ＳＷ３をオンにする場合とを切り替えることにより、コイル３１に流れる電流値を、電流値Ｉ_１，Ｉ_２の間で切り替えることができる。なお、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３が共にオフであるとき、電源３２からコイル３１に電流が流れない。

次に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇを駆動するための構造について、図４から図６を用いて説明する。

図４に示す状態では、すべてのシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇがオフであり、図３に示すスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３がオフである。ここで、図４に示す３つのコイル３１Ｇ，３１Ｂ，３１Ｐは、互いに接続されており、図３に示すコイル３１を構成している。すなわち、コイル３１Ｇ，３１Ｂ，３１Ｐのうち、少なくとも１つのコイルに電流が流れているときには、他のコイルにも電流が流れている。

固定鉄心５１Ｇおよび可動鉄心５２Ｇには、バネ５３Ｇが接続されており、バネ５３Ｇは、固定鉄心５１Ｇから離れる方向に可動鉄心５２Ｇを付勢している。可動鉄心５２Ｇの先端には、可動接点ＭＣ３と接触する押圧部材５４Ｇが設けられている。バネ５５Ｇは、固定接点ＦＣ３と接触する方向に可動接点ＭＣ３を付勢する。

固定鉄心５１Ｂ，５１Ｐは、固定鉄心５１Ｇと同様の機能を有し、可動鉄心５２Ｂ，５２Ｐは、可動鉄心５２Ｇと同様の機能を有し、バネ５３Ｂ，５３Ｐは、バネ５３Ｇと同様の機能を有する。押圧部材５４Ｂ，５４Ｐは、押圧部材５４Ｇと同様の機能を有し、バネ５５Ｂ，５５Ｐは、バネ５５Ｇと同様の機能を有する。

コイル３１Ｇに電流が流れていないとき、バネ５３Ｇの付勢力を受けた可動鉄心５２Ｇは、固定鉄心５１Ｇから離れる方向に移動し、押圧部材５４Ｇは、固定接点ＦＣ３から離れる方向に可動接点ＭＣ３を移動させる。これにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇがオフとなっている。同様に、コイル３１Ｂ，３１Ｐに電流が流れていないとき、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐがオフとなっている。

第２電力ラインＳＬ２を介して、電源３２からコイル３１に電流を流すと、コイル３１Ｇ，３１Ｐの通電によって発生した電磁力によって、可動鉄心５２Ｇ，５２Ｐは、図５に示すように、バネ５３Ｇ，５３Ｐの付勢力に抗して、固定鉄心５１Ｇ，５１Ｐに近づく方向に移動する。この可動鉄心５２Ｇ，５２Ｐの移動に伴って、可動接点ＭＣ３，ＭＣ２は、バネ５５Ｇ，５５Ｐの付勢力を受けて、固定接点ＦＣ３，ＦＣ２にそれぞれ接触する。これにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐは、オフからオンに切り替わる。

ここで、コイル３１Ｂにも電流が流れているが、コイル３１Ｂの通電によって発生した電磁力によっても、可動鉄心５２Ｂは、バネ５３Ｂの付勢力に抗して移動しないようになっている。例えば、バネ５３Ｂの付勢力を、バネ５３Ｇ，５３Ｐの付勢力よりも大きくすることにより、可動鉄心５２Ｂをバネ５３Ｂの付勢力に抗して移動させないようにすることができる。これにより、可動鉄心５２Ｂだけは、図５に示す状態に維持され、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂはオフのままとなる。

一方、スイッチ素子ＳＷ３をオフにして、スイッチ素子ＳＷ１をオンにすると、第１電力ラインＳＬ１を介して、電源３２からコイル３１に電流が流れる。上述したように、電流値Ｉ_１は電流値Ｉ_２よりも大きくなるため、コイル３１Ｂの通電によって発生した電磁力によって、可動鉄心５２Ｂは、バネ５３Ｂの付勢力に抗して、固定鉄心５１Ｂに近づく方向に移動する。この可動鉄心５２Ｂの移動に伴って、可動接点ＭＣ１は、バネ５５Ｂの付勢力を受けて、固定接点ＦＣ１に接触する。これにより、図６に示すように、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオンになる。

なお、コイル３１Ｂの通電時には、コイル３１Ｇ，３１Ｐにも電流が流れている。ここで、図６に示す状態においてコイル３１Ｂ，３１Ｇ，３１Ｐに流れる電流値Ｉ_１は、図５に示す状態においてコイル３１Ｇ，３１Ｐに流れる電流値Ｉ_２よりも大きいため、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐは、図６に示す状態であってもオンになる。

本実施例では、１つのコイル３１への通電によって、３つのシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐを動作させ、コイル３１に流れる電流値を切り替えることにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐだけをオンにする状態（図５に示す状態）と、すべてのシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐをオンにする状態（図６に示す状態）とを切り替えることができる。

これにより、図１に示す電池システムでは、まず、電流値Ｉ_２の電流をコイル３１に流して、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐをオンにすることにより、抵抗素子Ｒ１１を介して、バッテリ１０の放電電流をコンデンサＣに流すことができる。したがって、コンデンサＣを充電するときに、バッテリ１０からコンデンサＣに突入電流が流れることを防止できる。コンデンサＣの充電が終了した後では、電流値Ｉ_１の電流をコイル３１に流すことにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐに加えてシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂをオフからオンに切り替えることができる。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオフからオンに切り替わったとき、バッテリ１０および昇圧回路２４の接続が終了し、図１に示す電池システムは起動状態（Ready-ON）となる。バッテリ１０および昇圧回路２４の接続を遮断し、図１に示す電池システムを停止状態（Ready-OFF）とするときには、図３に示すスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３を共にオフにして、コイル３１への通電を遮断すればよい。

本実施例において、可動接点ＭＣ２，ＭＣ３を機械的に接続して、可動接点ＭＣ２，ＭＣ３を一体的に動作させることができる。この場合には、可動鉄心５２Ｇ，５２Ｐの一方だけを用いて、可動接点ＭＣ２，ＭＣ３を動作させることができる。例えば、可動鉄心５２Ｇを用いるときには、固定鉄心５１Ｐ、可動鉄心５２Ｐやコイル３１Ｐなどを省略することができ、部品点数を減らすことができる。また、コイル３１Ｐで消費される電力が無くなるため、コイル３１Ｇ，３１Ｂ，３１Ｐを用いた場合に比べて、コイル３１で消費される電力を低減することができる。

このように１つのコイル３１への通電によって、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐを動作させるリレー装置では、上述したように、バッテリ１０と昇圧回路２４とが接続状態となり、充放電電流が流れることが許容されている状態だと、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐの全てがオンとなる。このとき、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂに並列に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ−Ｐには、抵抗素子Ｒ１１が直列に接続されているので、バッテリ１０の充放電電流は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐに流れずにシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂを流れる。

そして、図７に示すように、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐがオンであるにもかかわらず、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオンにならないオフ故障が生じると、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂの電流経路（点線で示す経路）を迂回して並列に接続されたシステムメインリレーＳＭＲ−Ｐ及び抵抗素子Ｒ１１の電流経路（実線で示す経路）に、充放電電流が流れる。この場合、抵抗素子Ｒ１１に充放電電流が流れ続けてしまい、抵抗素子Ｒ１１が過度に発熱するおそれがある。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオンにならないオフ故障の原因としては、例えば、コイル３１（コイル３１Ｂ）の通電によって発生する電磁力が弱くなったり、磁束が乱れたりして、可動鉄心５２Ｂをバネ５３Ｂの付勢力に抗して、固定鉄心５１Ｂに近づく方向に移動させることができなることが考えられる。また、図３に示す駆動回路３０が故障してコイル３１に電流値Ｉ_１を流せないことで、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂをオンに制御することができないことが考えられる。例えば、電流スイッチ素子ＳＷ１が故障してオンすることができなかったり、第１電力ラインＳＬ１を流れる電流値が電流値Ｉ₂よりも大きいものの、電流値Ｉ_１よりも小さかったりする場合、可動鉄心５２Ｂをバネ５３Ｂの付勢力に抗して固定鉄心５１Ｂに近づく方向に移動させるための電磁力を発生させることができない。

３つのシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐを１つのコイル３１で動作させるリレー装置では、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂのオフ故障を把握しないと、抵抗素子Ｒ１１の過度の発熱（過熱）を保護することができないため、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂのオフ故障が発生しているか否か判別する必要がある。

そこで、本実施例では、図７に示すように、バッテリ１０と昇圧回路２４とが接続状態であるときに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂにオフ故障が生じると、充放電電流がシステムメインリレーＳＭＲ−Ｐ及び抵抗素子Ｒ１１の電流経路に迂回することに着目し、抵抗素子Ｒ１１に充放電電流が流れることによる電圧降下を把握することで、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂのオフ故障を判別する。

図７の例において、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂにオフ故障が生じていない場合、充放電電流は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ及び抵抗素子Ｒ１１の電流経路に迂回せずにシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂを流れるので、電圧センサ２０の電圧値ＶＢと電圧センサ２３の電圧値ＶＬは、同じ電圧値となる。しかしながら、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂにオフ故障が生じている場合、抵抗素子Ｒ１１を経由した電流経路で充放電電流が流れるため、電圧値ＶＢと電圧値ＶＬとの間に、抵抗素子Ｒ１１による電圧降下に応じた電圧差が生じることになる。

例えば、バッテリ１０からモータ・ジェネレータＭＧ２に電力供給が行われている場合、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂにオフ故障が生じていると、電圧値ＶＬは、電圧値ＶＢよりも低くなる。ここで、電圧値ＶＢ，ＶＬの差は、抵抗素子Ｒ１１による電圧降下量に相当する。一方、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からバッテリ１０に電力が供給されている場合、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂにオフ故障が生じていると、電圧値ＶＬが、電圧値ＶＢよりも高くなる。ここで、電圧値ＶＢ，ＶＬの差は、抵抗素子Ｒ１１による電圧降下量に相当する。なお、バッテリ１０と昇圧回路２４とを接続状態に制御してバッテリ１０とモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間で充放電電流が流れていない場合は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂにオフ故障が生じていても、電圧値ＶＢ＝電圧値ＶＬとなる。

したがって、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ、システムメインリレーＳＭＲ−ＧおよびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンにし、バッテリ１０と昇圧回路２４とを接続状態に制御してバッテリ１０とインバータ２５との間で充放電電流が流れているときに検出される電圧値ＶＢと電圧値ＶＬとの差（絶対値）が所定値よりも大きいとき、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオフ故障している（システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ及び抵抗素子Ｒ１１に充放電電流が流れている）と判別することができる。

なお、バッテリ１０は、上述のように、昇圧回路２４を介して又はＤＣ／ＤＣコンバータ４０を介して、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ及びＳＭＲ−Ｐの下流側で、他の負荷（例えば、補機４１）に電力を供給することができる。この場合、バッテリ１０と昇圧回路２４とを接続状態に制御してバッテリ１０から他の負荷に電力供給しているときに検出される電圧値ＶＢと電圧値ＶＬとの電圧差を検出することで、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオフ故障しているか否かを判別することができる。

図８は、本実施例のシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂのオフ故障を判別する処理を示すフローチャートである。図８に示すオフ故障判別処理は、電池システムを起動状態にした後、所定のタイミングで行ったり、所定の時間間隔で繰り返し行ったりすることができる。

例えば、車両制御装置８０には、車両のイグニッションスイッチのオン／オフ（ＩＧ−ＯＮ／ＩＧ−ＯＦＦ）に関する情報が入力される。車両制御装置８０は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わることに応じて、電池システムを起動するように、コントローラ６０を制御する。コントローラ６０は、リレー装置をオフからオンに制御し、バッテリ１０と昇圧回路２４とを接続状態にして電池システムを起動する。

コントローラ６０は、バッテリ１０と昇圧回路２４とを接続状態に制御しているときの電流センサ２１によって検出される電流値Ｉｂを取得し、また、電圧センサ２０及び電圧センサ２３によって検出される各電圧値ＶＢ、ＶＬをそれぞれ取得する（Ｓ１０１）。このとき、コントローラ６０は、オフ故障判定処理を開始してから、後述する抵抗素子Ｒ１１の温度取得処理までの間、所定の時間間隔で複数回渡り、電流センサ２１によって検出される電流値Ｉｂを取得することができる。

コントローラ６０は、ステップＳ１０１で取得された電圧値ＶＢと電圧値ＶＬとの差分値（絶対値）を算出し、差分値が所定値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判別する（Ｓ１０２）。所定値Ｖｔｈは、上述したように、抵抗素子Ｒ１１に充放電電流が流れることによって生じる電圧降下量を考慮して適宜設定することができる。このとき、所定値Ｖｔｈは、電圧センサ２０，２３の検出誤差によって発生する電圧値ＶＢ，ＶＬの差分値よりも大きな値とすることができる。

コントローラ６０は、ステップＳ１０２において、電圧値ＶＢと電圧値ＶＬとの差分値が所定値Ｖｔｈ以下と判別された場合（Ｓ１０２のＮＯ）、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが正常である（オフ故障ではない）と判別する。

なお、本実施例のオフ故障判別処理は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが正常であると判別された場合、図８に示すオフ故障判定処理自体を一旦終了し、次の判別タイミングで再度ステップＳ１０１から処理を開始するように制御することができる。また、図８に示すオフ故障判定処理を所定の時間間隔でループさせるように制御し、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが正常であると判別された後から所定時間経過後に、ステップＳ１０１から処理を行うように制御することができる。

一方、コントローラ６０は、ステップＳ１０２において、電圧値ＶＢと電圧値ＶＬとの差分値が所定値Ｖｔｈよりも大きいと判別された場合（Ｓ１０２のＹＥＳ）、ステップＳ１０３に進み、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオフ故障していると判別する。このとき、コントローラ６０は、故障フラグをオンに設定する。故障フラグについては後述する。

ここで、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオフ故障していると判別されたとき、抵抗素子Ｒ１１の過熱保護のため、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇをオフに制御して、バッテリ１０と昇圧回路２４との電気的な接続を遮断することができる。例えば、図８の例において、ステップＳ１０３の後に、ステップＳ１０９に進んで、バッテリ１０と昇圧回路２４との電気的な接続を遮断することができる。

しかしながら、例えば、エンジン２８を停止させた状態でモータ・ジェネレータＭＧ２を動力源としたＥＶ走行中に、バッテリ１０と昇圧回路２４との電気的な接続が遮断されてしまうと、バッテリ１０からモータ・ジェネレータＭＧ２への電力供給ができなり、車両走行を継続できなくなる。

そこで、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂのオフ故障によって抵抗素子Ｒ１１に充放電電流が流れ、上昇する抵抗素子Ｒ１１の温度が、抵抗素子Ｒ１１の過熱保護のために設定される温度閾値以下であれば、オフ故障と判別された後に直ぐにバッテリ１０と昇圧回路２４との電気的な接続を遮断せずに、停止中のエンジン２８を始動させるように制御し、エンジン２８の始動後にバッテリ１０とインバータ２５との電気的な接続を遮断するように、リレー装置をオフに制御する。

このように構成することで、ＥＶ走行中にシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオフ故障であると判別されても、抵抗素子Ｒ１１の過熱保護を図りつつエンジン始動時間を確保することができ、エンジン２８だけを動力源とする車両走行（バッテリレス走行）に切り替えて、車両走行を継続させることができる。

コントローラ６０は、ステップＳ１０３においてシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂのオフ故障を判別した後、エンジン２８が動作中か否かを判別する（Ｓ１０４）。エンジン２８が動作中である場合（Ｓ１０４のＹＥＳ）、オフ故障と判別された後に直ぐにバッテリ１０と昇圧回路２４との電気的な接続を遮断し、バッテリレス走行を行わせるように、車両制御装置８０に制御信号を出力する（Ｓ１０８）。車両制御装置８０は、コントローラ６０から、例えば、動作中のエンジン２８のみによる車両走行を示す信号を受信すると、エンジン２８の出力のみで車両要求出力を満たすように、エンジン２８の出力制御を行う。

ステップＳ１０４において、エンジン２８が停止していると判別された場合（Ｓ１０４のＮＯ）、ステップＳ１０５に進み、抵抗素子Ｒ１１の温度Ｔ_Ｒを取得する。

ここで、抵抗素子Ｒ１１の温度Ｔ_Ｒは、抵抗素子Ｒ１１に流れる電流に対する抵抗素子Ｒ１１の温度上昇値ΔＴ_Ｒ０を算出して推定することができる。図９は、図８のステップＳ１０５における抵抗素子Ｒ１１の温度Ｔ_Ｒの取得処理の一例として、抵抗素子Ｒ１１の温度Ｔ_Ｒを推定する処理を示すフローチャートである。

図９に示すように、コントローラ６０は、温度センサ２２Ｂからリレー装置の周囲温度Ｔｃを取得する（Ｓ１０５１）。また、電流センサ２１の検出電流値Ｉｂを用いて、抵抗素子Ｒ１１に流れた電流に応じた発熱量を算出し、抵抗素子Ｒ１１の温度上昇値ΔＴ_Ｒ０を算出する（Ｓ１０５２〜Ｓ１０５４）。コントローラ６０は、温度上昇値ΔＴ_Ｒ０と周囲温度Ｔｃとを用いて、抵抗素子Ｒ１１に充放電電流が流れたことによって上昇する抵抗素子Ｒ１１の温度を算出する（Ｓ１０５５）。

温度上昇値ΔＴ_Ｒ０は、例えば、オフ故障判定処理を開始したステップＳ１０２から現時点までに所定の時間間隔で複数回渡って検出された各電流値Ｉｂの二乗値Ｉｂ^２の平均値を用いて算出することができる。図１０は、抵抗素子Ｒ１１に流れた電流に応じたＩｂ^２値の平均値と、温度上昇値ΔＴ_Ｒ０との関係を規定した算出テーブル例を示す図である。

抵抗素子Ｒ１１の発熱量は、抵抗素子Ｒ１１を流れた電流値の二乗値Ｉｂ^２に比例する。抵抗素子Ｒ１１の抵抗値及び熱容量は予め分かっており、オフ故障判定処理開始してから温度上昇値ΔＴ_Ｒ０を算出するまでの時間（ステップＳ１０１からステップＳ１０５２までの処理時間）も予め把握できる。このため、Ｉｂ^２値の平均値と温度上昇値ΔＴ_Ｒ０を算出するまでの時間とから、抵抗素子Ｒ１１の発熱量を算出することができ、発熱量に応じた温度上昇値ΔＴ_Ｒ０を算出することができる。図１０に示す算出テーブルは、予め実験等によって作成することができ、メモリ６０ａに記憶される。

コントローラ６０は、ステップＳ１０５２において、抵抗素子Ｒ１１に流れた電流値Ｉｂに基づくＩｂ^２値（第１発熱量）の平均値を算出するが、本実施例では、停止中のエンジン２８を始動するスターターモータとして、モータ・ジェネレータＭＧ１を用いるので、バッテリ１０からモータ・ジェネレータＭＧ１に電力供給されるエンジン始動に必要な電力を考慮して、温度上昇値ΔＴ_Ｒ０を算出する。

このため、コントローラ６０は、ステップＳ１０５３において、エンジン２８の始動に必要な電力Ｗｅから、モータ・ジェネレータＭＧ１に電力Ｗｅを供給したときに抵抗素子Ｒ１１に流れる電流値Ｉｅを算出し、抵抗素子Ｒ１１に電流値Ｉｅが流れることによる発熱量に対応するＩｅ^２値（第２発熱量）を算出する。

電流値Ｉｅは、エンジン２８の始動に必要な電力Ｗｅとバッテリ１０の端子間電圧（電圧値ＶＢ）から算出することができる（Ｉｅ＝Ｗｅ／ＶＢ）。また、電力Ｗｅは、固定値としたり、図１１に示すように、エンジン２８の温度に応じて必要な電力Ｗｅを算出したりするように構成することができる。

図１１は、停止中のエンジン２８を始動するために必要な電力の算出テーブル例を示す図である。図１１の例では、エンジン２８のエンジンオイルなどの抵抗が温度によって異なるため、エンジン２８の温度によって始動に必要な電力が異なって算出されるようにしている。コントローラ６０は、温度センサ２９（図１参照）によってエンジン２８の温度を検出し、エンジン２８の温度に基づいて、図１１に示す算出テーブルから、停止中のエンジン２８を始動するために必要な電力を算出することができる。なお、温度センサ２９で検出されるエンジン２８の温度としては、水冷でエンジン２８を冷却する場合の水温などがある。

コントローラ６０は、ステップＳ１０５４において、これまでに抵抗素子Ｒ１１に流れた電流値Ｉｂに基づくＩｂ^２値（第１発熱量）の平均値に、エンジン２８の始動に伴って抵抗素子Ｒ１１に流れる電流値Ｉｅに基づくＩｅ^２値（第２発熱量）を加算し、Ｉｂ^２値とＩｅ^２値の合計値を用いて、図９に示した算出テーブルから、温度上昇値ΔＴ_Ｒ０を算出する。

コントローラ６０は、温度上昇値ΔＴ_Ｒ０を算出すると、ステップＳ１０５５において周囲温度Ｔｃを用いて抵抗素子Ｒ１１の推定温度Ｔ_Ｒ＝Ｔｃ＋ΔＴ_Ｒ０を算出する。

コントローラ６０は、ステップＳ１０５で抵抗素子Ｒ１１の温度Ｔ_Ｒを取得すると、ステップＳ１０６において温度閾値Ｔｔｈと比較する。コントローラ６０は、抵抗素子Ｒ１１の温度Ｔ_Ｒが温度閾値Ｔｔｈ以下であると判別された場合（Ｓ１０６のＮＯ）、停止中のエンジン２８の始動に要する電力Ｗｅをバッテリ１０からモータ・ジェネレータＭＧ１に電力供給することを許可する。

コントローラ６０は、車両制御装置８０に、バッテリレス走行を行わせるために、エンジン始動要求を出力する（Ｓ１０７）。車両制御装置８０は、バッテリ１０からの電力供給によって駆動するモータ・ジェネレータＭＧ１を用いて停止中のエンジン２８を始動させる。車両制御装置８０は、コントローラ６０にエンジン２８が始動したことを示す制御信号を出力する。コントローラ６０は、エンジン２８の始動後にリレー装置をオフに制御する（Ｓ１０８）。

一方、ステップＳ１０６において抵抗素子Ｒ１１の温度Ｔ_Ｒが温度閾値Ｔｔｈよりも大きいと判別された場合（Ｓ１０６のＹＥＳ）、停止中のエンジン２８の始動に必要な電力をバッテリ１０からモータ・ジェネレータＭＧ１に供給すると、抵抗素子Ｒ１１の温度Ｔ_Ｒが温度閾値Ｔｔｈを超えてしまうので、抵抗素子Ｒ１１の過熱保護を優先する。この場合、コントローラ６０は、停止中のエンジン２８の始動に要する電力Ｗｅをバッテリ１０からモータ・ジェネレータＭＧ１に供給することを許可せずに（エンジン２８を始動せずに）、リレー装置をオフに制御する（Ｓ１０９）。

このように停止中のエンジン２８を始動させるためにバッテリ１０の電力供給が必要な場合、エンジン２８を始動するために必要な電力による抵抗素子Ｒ１１の温度上昇を加味して抵抗素子Ｒ１１の温度推定を行うので、抵抗素子Ｒ１１の過熱保護を図りつつ、バッテリレス走行を行わせるようにすることができる。

なお、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオフ故障であると判別された後（ステップＳ１０８又はＳ１０９でリレー装置をオフに制御した後）は、車両走行を終了する（イグニッションスイッチがオフされる）までの間、図８に示すオフ故障判定処理を行わないように制御してもよい。この場合、ステップＳ１０３の故障フラグがオンであることに基づいて、コントローラ６０は、オフ故障判定処理の行わないように制御することができる。ここで、故障フラグは、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂのオフ故障の有無を示す情報であり、故障フラグがオンのとき、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂにオフ故障が生じていることを示す。

また、本実施例のオフ故障判定処理でシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂにオフ故障が生じていると判定された後の次の車両起動時において、ステップＳ１０３の故障フラグを用いて、電池システムの起動を制御することができる。

図１２は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂにオフ故障が生じていると判別された後の次の車両起動時の処理を示すフローチャートである。図１２に示すように、車両制御装置８０は、イグニッションスイッチがオンされたとき、故障フラグがオフであるか否かを判別する（Ｓ３０１）。車両制御装置８０は、故障フラグがオフであると判別された場合（Ｓ３０１のＹＥＳ）、システムメインリレーＳＭＲ-Ｂがオフ故障していないものと判断し、電池システムの起動を許可する（Ｓ３０２）。コントローラ６０は、車両制御装置８０から出力される電池システムの起動を許可する制御信号に基づいて、電池システムを起動する。

一方、故障フラグがオンであると判別された場合（Ｓ３０１のＮＯ）、システムメインリレーＳＭＲ-Ｂがオフ故障しているものと判断する。このとき、抵抗素子Ｒ１１の過熱保護のため、車両制御装置８０は、電池システムの起動を禁止するように制御できるが、電池システムの起動を禁止すると、上述のようにエンジン２８を始動させることができないので、車両走行ができなくなってしまう。

そこで、図１２に示すように、車両制御装置８０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂにオフ故障が生じている状態で、イグニッションスイッチがオンされた場合、エンジン２８の始動に必要な電力をモータ・ジェネレータＭＧ１に供給するために、一時的に電池システムの起動を許可する（Ｓ３０３）。そして、エンジン２８が始動した後に（Ｓ３０４のＹＥＳ）、車両制御装置８０は、その後の電池システムの起動を禁止する（Ｓ３０５）。コントローラ６０は、車両制御装置８０からの一時的な電池システムの起動許可及びエンジン２８の始動後の電池システムの起動禁止の各制御信号に基づいて、リレー装置をオン／オフに制御する。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｂにオフ故障が生じていると判別された後に車両が停止され、その後に車両が起動されるまでの間は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐに充放電電流が流れていないので、抵抗素子Ｒ１１の温度Ｔ_Ｒは、温度閾値Ｔｔｈよりも低くなっているものとして、一時的な電池システムの起動を許可する。このように構成することで、オフ故障が発生した後に車両走行ができなくなることを抑制でき、エンジン２８を始動させてエンジン２８だけを動力源とするバッテリレス走行を行わせることができる。この場合、イグニッションスイッチがオフされたときからイグニッションスイッチがオンされるまでの時間が所定の時間よりも短い場合は、一時的な電池システムの起動を許可しないように制御したり、一時的な電池システムの起動回数を制限したりしてもよい。

なお、エンジン２８を始動させた後は、リレー装置がオフに制御されるバッテリ１０からの電力供給が禁止されるので、バッテリレス走行に必要な電力は、図１に示した補機電池４２から供給することができる。上述したリレー装置をオフに制御した後のバッテリレス走行についても同様である。

以上、本発明の実施例について説明したが、上記説明において、モータ・ジェネレータＭＧ１をスタータとして使用する態様を一例に説明したが、これに限りものではない。例えば、モータ・ジェネレータＭＧ１とは別のスターターモータに、バッテリ１０から必要な電力を供給して、停止中のエンジン２８を始動させる態様であってもよい。

また、モータ・ジェネレータＭＧ１に対してバッテリ１０以外の電源（例えば、図１に示した補機電池４２）から電力を供給することもできる。この場合、図９に示したステップＳ１０５３を省略し、かつステップＳ１０５４において、停止中のエンジン２８の始動に必要な電力Ｗｅ分の発熱量を上乗せずに、Ｉｂ^２の平均値のみを用いて抵抗素子Ｒ１１の温度上昇値ΔＴ_Ｒ０を算出し、抵抗素子Ｒ１１の温度推定を行う。

また、図８のステップＳ１０５における抵抗素子Ｒ１１の温度Ｔ_Ｒの取得処理として、図９に示した温度推定処理以外にも、例えば、抵抗素子Ｒ１１の温度Ｔ_Ｒを検出する温度センサを設けて、直接測定して取得することもできる。この場合、図１に示す電池システムは、リレー装置内の抵抗素子Ｒ１１の温度Ｔ_Ｒを検出する温度センサを備えることができる。なお、温度センサで抵抗素子Ｒ１１の温度Ｔ_Ｒを直接測定するようにしても、上述のようにエンジン２８を始動するために必要な電力による抵抗素子Ｒ１１の温度上昇分を加味することができる。例えば、エンジン２８の始動に伴って抵抗素子Ｒ１１に流れる電流値Ｉｅに基づくＩｅ^２値（第２発熱量）のみを用いた温度上昇値を、温度センサで測定した抵抗素子Ｒ１１の温度Ｔ_Ｒに加算して、加算後の抵抗素子Ｒ１１の温度を用いてステップＳ１０６以降の処理を行うように構成することができる。

また、図１等の例では、負極ラインＮＬと接続される電圧センサ２３の他端が、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇと昇圧回路２４との間の負極ラインＮＬに接続されているが、図１３に示す接続構成であってもよい。図１３の例では、電圧センサ２３の他端が、バッテリ１０の負極端子とシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇとの間の負極ラインＮＬに接続されている。つまり、抵抗素子Ｒ１１を経由した電流経路で充放電電流が流れることによる電圧降下を把握できればよいので、電圧センサ２３の一端を、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂに対するシステムメインリレーＳＭＲ−Ｐの接点よりもインバータ２５側に位置する正極ラインＰＬと接続し、電圧センサ２３の他端を、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇとインバータ２５との間の負極ラインＮＬ（図１）、または、バッテリ１０の負極端子とシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇとの間の負極ラインＮＬ（図１３）と接続するように構成することができる。

また、上記説明において、車両の動力源としてエンジン２８及びバッテリ１０から供給される電力によって駆動するモータ・ジェネレータＭＧ２（走行用モータ）を備えたハイブリッド車両を一例に説明しているが、本実施例のオフ故障判定処理は、車両を走行させる動力源として電池システム（バッテリ）だけを備えた電気自動車にも適用可能である。この場合、図８の例において、ステップＳ１０３でオフ故障が判別した後、ステップＳ１０９に進み、リレー装置をオフに制御することができる。

１０：バッテリ、２０，２３：電圧センサ、２１：電流センサ、２２Ａ，２２Ｂ，２９：温度センサ、２４：昇圧回路、２５：インバータ、２６：駆動輪、２７：動力分割機構、２８：エンジン、６０：コントローラ、Ｒ１１：抵抗素子、Ｃ：コンデンサ、ＰＬ：正極ライン、ＮＬ：負極ライン、ＳＷ１，ＳＷ３：スイッチ素子、ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ：システムメインリレー

Claims (4)

1. 蓄電装置を負荷と接続する正負極の一方の第１接続ラインに設けられた第１リレーと、抵抗素子と直列に接続された状態で、前記第１リレーと並列に接続された第２リレーと、前記蓄電装置を負荷と接続する正負極の他方の第２接続ラインに設けられた第３リレーと、第１電流値での通電によって前記第２リレーおよび前記第３リレーをオフからオンに切り替えるための電磁力を発生させ、前記第１電流値よりも大きい第２電流値での通電によって、前記第２リレー、前記第３リレーに加えて前記第１リレーをオフからオンに切り替えるための電磁力を発生させるコイルと、を備えるリレー装置と、
   前記蓄電装置の端子間電圧を検出する第１電圧センサと、
   前記第１リレーに対して並列に接続される前記第２リレー及び前記抵抗素子を含む電流経路を前記負荷と接続する前記第１接続ラインと、前記第２接続ラインとの間の電圧を検出する第２電圧センサと、
   前記蓄電装置と前記負荷とを接続するときに、前記第２リレーおよび前記第３リレーをオフからオンにし、その後、前記第２リレー、前記第３リレーに加えて前記第１リレーをオンにして前記蓄電装置と前記負荷とを接続状態に制御するコントローラと、を有し、
   前記コントローラは、前記蓄電装置と前記負荷とを接続状態に制御して前記蓄電装置と前記負荷との間で充放電電流が流れているときの前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサの各検出電圧値の差が所定値よりも大きいとき、前記第１リレーがオフで故障していると判別することを特徴とする蓄電システム。
2. 前記蓄電システムは、車両の動力源としてエンジン及び前記蓄電装置から供給される電力によって駆動する走行用モータを備えた車両に搭載され、
   前記コントローラは、前記第１リレーがオフで故障していると判別されたとき、前記抵抗素子の温度が所定値以下であれば、前記蓄電装置と前記負荷との接続を遮断するために前記リレー装置をオフにせずに停止中の前記エンジンを始動させるように制御し、前記エンジンの始動後に前記リレー装置をオフに制御することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記蓄電装置を流れる電流を検出する電流センサと、
   前記リレー装置の周囲の温度を検出する温度センサと、を備え、
   前記コントローラは、前記電流センサの検出電流値に基づく前記抵抗素子に流れた電流に応じた発熱量に基づいて、前記抵抗素子の温度上昇値を算出し、算出された前記温度上昇値と前記周囲の温度とを用いて前記抵抗素子の温度を推定することを特徴とする請求項２に記載の蓄電システム。
4. 前記蓄電装置から供給される電力によって駆動する前記エンジンの始動用モータをさらに備え、
   前記コントローラは、前記抵抗素子に流れた電流に応じた第１発熱量に、前記始動用モータによって停止中の前記エンジンを駆動するために必要な電力に基づく始動用電流に応じた第２発熱量を加算し、前記第１発熱量に前記第２発熱量が加算された発熱量に基づいて、前記抵抗素子の温度上昇値を算出することを特徴とする請求項３に記載の蓄電システム。