(57)【要約】【課題】正常な場合には、より短時間で判定結果を得ることができ、異常（例えば放電回路等の電磁開閉器以外の異常を含む）な場合には、誤診断を防止しつつ、異常箇所の切り分けをすることが可能な電磁開閉器の異常診断装置を提供する。【解決手段】ＢＣＵ１３を構成する判定部１３２は、正極側コンタクタ１２１が開くように制御された後、第１所定時間が経過したときに、電圧低下の傾きの絶対値が第１しきい値以上の場合に正常と判定し、傾きの絶対値が第１しきい値未満の場合に異常と判定し、異常と判定した場合には、第１所定時間よりも長い第２所定時間が経過したときに、電圧低下の傾きの絶対値が第１しきい値よりも小さい第２しきい値未満の場合に、正極側コンタクタ１２１の溶着異常と判定し、傾きの絶対値が第２しきい値以上の場合に、正極側コンタクタ１２１の溶着以外の異常と判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの正極と充・放電機器の正極とを電気的に接続する正極電源ラインに直列に介装され、当該正極電源ラインを電気的に断接する正極側電磁開閉器と、
前記バッテリの負極と前記充・放電機器の負極とを電気的に接続する負極電源ラインと、
一端が前記正極電源ラインに接続され、他端が前記負極電源ラインに接続されたコンデンサと、
前記コンデンサと並列に接続され、前記コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
放電抵抗を有し、前記コンデンサと並列に接続され、前記正極側電磁開閉器の診断時に、前記放電抵抗を介して、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電する放電手段と、
前記正極側電磁開閉器の開閉を制御する制御手段と、
前記制御手段による前記正極側電磁開閉器の開閉制御状態、及び、前記電圧検出手段により検出された電圧値に基づいて、前記正極側電磁開閉器が正常か否かを判定する判定手段と、を備え、
前記判定手段は、
前記正極側電磁開閉器が開くように制御された後、第１所定時間が経過したときに、前記正極側電磁開閉器が開くように制御されたときの電圧値と、前記第１所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧低下の傾きの絶対値が第１しきい値以上の場合に正常と判定し、前記傾きの絶対値が前記第１しきい値未満の場合に異常と判定し、
異常と判定した場合には、前記第１所定時間よりも長い第２所定時間が経過したときに、前記正極側電磁開閉器が開くように制御されたときの電圧値と、前記第２所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧低下の傾きの絶対値が前記第１しきい値よりも小さい前記第２しきい値未満の場合に、前記正極側電磁開閉器の溶着異常と判定し、前記傾きの絶対値が前記第２しきい値以上の場合に、前記正極側電磁開閉器の溶着以外の異常と判定することを特徴とする電磁開閉器の異常診断装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記電圧低下の傾きの絶対値が前記第２しきい値以上の場合に、前記放電手段の異常と判定することを特徴とする請求項１に記載の電磁開閉器の異常診断装置。
【請求項３】
前記バッテリは、電動モータを駆動力源として備えた電動車両に搭載される組電池であり、
前記正極側電磁開閉器は、正極側コンタクタであり、
前記充・放電機器は、前記組電池の電力を変換して前記電動モータに供給するインバータであり、
前記コンデンサは、前記インバータの平滑コンデンサであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁開閉器の異常診断装置。
【請求項４】
バッテリの正極と充・放電機器の正極とを電気的に接続する正極電源ラインと、
前記バッテリの負極と前記充・放電機器の負極とを電気的に接続する負極電源ラインに直列に介装され、当該負極電源ラインを電気的に断接する負極側電磁開閉器と、
一端が前記正極電源ラインに接続され、他端が前記負極電源ラインに接続されたコンデンサと、
前記コンデンサと並列に接続され、前記コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
放電抵抗を有し、前記コンデンサと並列に接続され、前記負極側電磁開閉器の診断時に、前記放電抵抗を介して、前記コンデンサに電荷を蓄える放電手段と、
前記負極側電磁開閉器の開閉を制御する制御手段と、
前記制御手段による前記負極側電磁開閉器の開閉制御状態、及び、前記電圧検出手段により検出された電圧値に基づいて、前記負極側電磁開閉器が正常か否かを判定する判定手段と、を備え、
前記判定手段は、
前記負極側電磁開閉器が開くように制御された後、第１所定時間が経過したときに、前記負極側電磁開閉器が開くように制御されたときの電圧値と、前記第１所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧上昇の傾きの絶対値が第１しきい値以上の場合に正常と判定し、前記傾きの絶対値が前記第１しきい値未満の場合に異常と判定し、
異常と判定した場合には、前記第１所定時間よりも長い第２所定時間が経過したときに、前記負極側電磁開閉器が開くように制御されたときの電圧値と、前記第２所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧上昇の傾きの絶対値が前記第１しきい値よりも小さい前記第２しきい値未満の場合に、前記負極側電磁開閉器の溶着異常と判定し、前記傾きの絶対値が前記第２しきい値以上の場合に、前記負極側電磁開閉器の溶着以外の異常と判定することを特徴とする電磁開閉器の異常診断装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記電圧上昇の傾きの絶対値が前記第２しきい値以上の場合に、前記放電手段の異常と判定することを特徴とする請求項４に記載の電磁開閉器の異常診断装置。
【請求項６】
前記バッテリは、電動モータを駆動力源として備えた電動車両に搭載される組電池であり、
前記負極側電磁開閉器は、負極側コンタクタであり、
前記充・放電機器は、前記組電池の電力を変換して前記電動モータに供給するインバータであり、
前記コンデンサは、前記インバータの平滑コンデンサであることを特徴とする請求項４又は５に記載の電磁開閉器の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁開閉器の異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンと電動モータとを併用することで車両の燃料消費率（燃費）を効果的に向上させることができるハイブリッド自動車（ＨＥＶ）やプラグイン・ハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）が広く実用化されている。また、電動モータのみを動力源とし、排気ガスを排出しない電気自動車（ＥＶ）も実用化されている。例えば、このようなハイブリッド自動車や電気自動車では、リチウムイオン電池などの二次電池（電池セル）を複数直列に接続した電池モジュール（組電池）が用いられている。
【０００３】
通常、このような電池モジュール（組電池）と、例えば電池モジュールの電力を変換して電動モータに供給するインバータ等（充放電機器）とを接続する電源ラインには、双方を電気的に断接するコンタクタ（電磁開閉器／電磁接触器）が直列に介装されている。このようなコンタクタは、例えば開閉時に発生することがあるアークや経年劣化などにより、接点等が溶着することがあり得る。そのため、従来から、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）などの電動車両において、コンタクタが溶着しているか否かを診断する診断装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、特許文献１に記載のコンタクタ故障判定装置は、高電圧の電源供給の終了時に、正側コンタクタを開にする制御信号を出力し、その後（所定時間後）の負荷の電圧降下度合いに基づいて、プリチャージコンタクタおよび正側コンタクタの溶着の有無を判定する。電圧が降下しない場合は正側コンタクタが溶着、電圧降下度合いが所定値よりも小さい場合はプリチャージコンタクタが溶着していると判定する。また、高電圧の電源供給の起動時には、プリチャージコンタクタを閉にする制御信号を出力し、その後（所定時間後）の負荷の電圧上昇度合いに基づいて、負側コンタクタの溶着の有無を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１００９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載のコンタクタ故障判定装置では、診断時間が、放電回路の放電能力に依存するため、診断に比較的長時間を必要とすることがある。また、例えば放電回路等に異常（放電異常）が発生して、電圧降下の傾きが緩やかになると、コンタクタが溶着しているか否かの診断を誤るおそれがある。さらに、そのような場合に、異常箇所を切り分けることが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、正常な場合には、より短時間で判定結果を得ることができ、異常（例えば放電回路等の電磁開閉器以外の異常を含む）な場合には、誤診断を防止しつつ、異常箇所の切り分けをすることが可能な電磁開閉器の異常診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電磁開閉器の異常診断装置は、バッテリの正極と充・放電機器の正極とを電気的に接続する正極電源ラインに直列に介装され、当該正極電源ラインを電気的に断接する正極側電磁開閉器と、バッテリの負極と充・放電機器の負極とを電気的に接続する負極電源ラインと、一端が正極電源ラインに接続され、他端が負極電源ラインに接続されたコンデンサと、コンデンサと並列に接続され、コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、放電抵抗を有し、コンデンサと並列に接続され、正極側電磁開閉器の診断時に、放電抵抗を介して、コンデンサに蓄えられた電荷を放電する放電手段と、正極側電磁開閉器の開閉を制御する制御手段と、制御手段による正極側電磁開閉器の開閉制御状態、及び、電圧検出手段により検出された電圧値に基づいて、正極側電磁開閉器が正常か否かを判定する判定手段とを備え、判定手段が、正極側電磁開閉器が開くように制御された後、第１所定時間が経過したときに、正極側電磁開閉器が開くように制御されたときの電圧値と、第１所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧低下の傾きの絶対値が第１しきい値以上の場合に正常と判定し、傾きの絶対値が第１しきい値未満の場合に異常と判定し、異常と判定した場合には、第１所定時間よりも長い第２所定時間が経過したときに、正極側電磁開閉器が開くように制御されたときの電圧値と、第２所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧低下の傾きの絶対値が第１しきい値よりも小さい第２しきい値未満の場合に、正極側電磁開閉器の溶着異常と判定し、傾きの絶対値が第２しきい値以上の場合に、正極側電磁開閉器の溶着以外の異常と判定することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る電磁開閉器の異常診断装置によれば、正極側電磁開閉器が開くように制御された後、第１所定時間が経過したときに、正極側電磁開閉器が開くように制御されたときの電圧値と、第１所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧低下の傾きの絶対値が第１しきい値以上の場合に正常と判定され、傾きの絶対値が第１しきい値未満の場合に異常と判定される。そのため、正常のときには、異常箇所の切り分けを行わずに、より短い時間（第１所定時間）で診断を完了（終了）することができる。また、異常と判定された場合には、第１所定時間よりも長い第２所定時間が経過したときに、正極側電磁開閉器が開くように制御されたときの電圧値と、第２所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧低下の傾きの絶対値が第１しきい値よりも小さい第２しきい値未満の場合に、正極側電磁開閉器の溶着異常と判定され、傾きの絶対値が第２しきい値以上の場合に、正極側電磁開閉器の溶着以外の異常と判定される。そのため、異常があるときには、第１所定時間よりも長い第２所定時間をかけて電圧低下の傾きを診ることにより、誤診断を防止しつつ、正極側電磁開閉器の溶着と、正極側電磁開閉器の溶着以外の異常とを切り分けることができる。その結果、正常な場合には、より短時間で判定結果を得ることができ、異常（例えば放電手段等の電磁開閉器以外の異常を含む）な場合には、誤診断を防止しつつ、異常箇所の切り分けをすることが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る電磁開閉器の異常診断装置では、判定手段が、電圧低下の傾きの絶対値が上記第２しきい値以上の場合に、放電手段の異常と判定することが好ましい。
【００１１】
このようにすれば、正常／異常の判定に加え、異常と判定されたときに、正極側電磁開閉器の溶着異常と放電手段の異常とを切り分けることが可能となる。
【００１２】
本発明に係る電磁開閉器の異常診断装置は、バッテリの正極と充・放電機器の正極とを電気的に接続する正極電源ラインと、バッテリの負極と充・放電機器の負極とを電気的に接続する負極電源ラインに直列に介装され、当該負極電源ラインを電気的に断接する負極側電磁開閉器と、一端が正極電源ラインに接続され、他端が負極電源ラインに接続されたコンデンサと、コンデンサと並列に接続され、コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、放電抵抗を有し、コンデンサと並列に接続され、負極側電磁開閉器の診断時に、放電抵抗を介して、コンデンサに電荷を蓄える放電手段と、負極側電磁開閉器の開閉を制御する制御手段と、制御手段による負極側電磁開閉器の開閉制御状態、及び、電圧検出手段により検出された電圧値に基づいて、負極側電磁開閉器が正常か否かを判定する判定手段とを備え、判定手段が、負極側電磁開閉器が開くように制御された後、第１所定時間が経過したときに、負極側電磁開閉器が開くように制御されたときの電圧値と、第１所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧上昇の傾きの絶対値が第１しきい値以上の場合に正常と判定し、傾きの絶対値が第１しきい値未満の場合に異常と判定し、異常と判定した場合には、第１所定時間よりも長い第２所定時間が経過したときに、負極側電磁開閉器が開くように制御されたときの電圧値と、第２所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧上昇の傾きの絶対値が第１しきい値よりも小さい第２しきい値未満の場合に、負極側電磁開閉器の溶着異常と判定し、傾きの絶対値が第２しきい値以上の場合に、負極側電磁開閉器の溶着以外の異常と判定することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る電磁開閉器の異常診断装置によれば、負極側電磁開閉器が開くように制御された後、第１所定時間が経過したときに、負極側電磁開閉器が開くように制御されたときの電圧値と、第１所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧上昇の傾きの絶対値が第１しきい値以上の場合に正常と判定され、傾きの絶対値が第１しきい値未満の場合に異常と判定される。そのため、正常のときには、異常箇所の切り分けを行わずに、より短い時間（第１所定時間）で診断を完了（終了）することができる。また、異常と判定された場合には、第１所定時間よりも長い第２所定時間が経過したときに、負極側電磁開閉器が開くように制御されたときの電圧値と、第２所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧上昇の傾きの絶対値が第１しきい値よりも小さい第２しきい値未満の場合に、負極側電磁開閉器の溶着異常と判定され、傾きの絶対値が第２しきい値以上の場合に、負極側電磁開閉器の溶着以外の異常と判定される。そのため、異常があるときには、第１所定時間よりも長い第２所定時間をかけて電圧上昇の傾きを診ることにより、誤診断を防止しつつ、負極側電磁開閉器の溶着と、負極側電磁開閉器の溶着以外の異常とを切り分けることができる。その結果、正常な場合には、より短時間で判定結果を得ることができ、異常（例えば放電手段等の電磁開閉器以外の異常を含む）な場合には、誤診断を防止しつつ、異常箇所の切り分けをすることが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係る電磁開閉器の異常診断装置では、判定手段が、電圧上昇の傾きの絶対値が上記第２しきい値以上の場合に、放電手段の異常と判定することが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、正常／異常の判定に加え、異常と判定されたときに、負極側電磁開閉器の溶着異常と放電手段の異常とを切り分けることが可能となる。
【００１６】
本発明に係る電磁開閉器の異常診断装置では、上記バッテリが電動モータを駆動力源として備えた電動車両に搭載される組電池であり、上記正極側電磁開閉器が正極側コンタクタであり、上記負極側電磁開閉器が負極側コンタクタであり、上記充・放電機器が組電池の電力を変換して電動モータに供給するインバータであり、上記コンデンサがインバータの平滑コンデンサであることが好ましい。
【００１７】
このようにすれば、本発明に係る電磁開閉器の異常診断装置を、電動モータを駆動力源として備えた電動車両に好適に適用することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、正常な場合には、より短時間で判定結果を得ることができ、異常（例えば放電回路等の電磁開閉器以外の異常を含む）な場合には、誤診断を防止しつつ、異常箇所の切り分けをすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係るコンタクタ（電磁開閉器）の異常診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係るコンタクタ（電磁開閉器）の異常診断装置によるコンタクタ異常診断処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】コンタクタの異常診断実行時における、正常時、正極側コンタクタ溶着異常時、及び、放電回路異常時それぞれの場合の電圧値の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。なお、ここでは、本発明を、電動車両（例えば、ＨＥＶやＰＨＥＶなど）に適用した場合を例にして説明する。
【００２１】
まず、図１を用いて、実施形態に係るコンタクタ（電磁開閉器）の異常診断装置１の構成について説明する。図１は、コンタクタ（電磁開閉器）の異常診断装置１の構成を示すブロック図である。
【００２２】
コンタクタ（特許請求の範囲に記載の電磁開閉器に相当）の異常診断装置１は、正極側コンタクタ（正極側電磁開閉器に相当）１２１、及び、負極側コンタクタ（負極側電磁開閉器に相当）１２２（以下、総称して、コンタクタ１２ともいう）が正常か否かを判定するとともに、異常と判定した場合には、異常箇所の切り分けを行う機能を有する診断装置である。
【００２３】
コンタクタの異常診断装置１は、主として、バッテリパック１０、正極電源ライン２１、負極電源ライン２２、インバータ３０、放電回路４０、ハイブリッドコントロールユニット（以下「ＨＥＶ−ＣＵ」という）５０を備えて構成されている。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００２４】
バッテリパック１０は、主として、電池モジュール（組電池）１１、正極側コンタクタ１２１、負極側コンタクタ１２２、バッテリコントロールユニット（以下「ＢＣＵ」という）１３を有して構成されている。また、ＢＣＵ１３は、主として、総電圧検出部（総電圧センサ）１３１、判定部１３２を含んで構成されている。
【００２５】
電池モジュール（組電池）１１は、電池セル１１１〜１１ｎが、例えば、数十から百数十個、直列に接続されて構成（すなわち、数十から数百Ｖの高電圧バッテリとして構成）されている。電池セル１１１〜１１ｎは、例えば、リチウムイオン電池が好適に用いられる。ただし、リチウムイオン電池に代えて、ニッケルカドミウム電池などの充放電可能な二次電池を用いることもできる。
【００２６】
電池モジュール（高電圧バッテリ）１１の正極には正極電源ライン２１の一端が接続されている。同様に、電池モジュール１１の負極には負極電源ライン２２の一端が接続されている。正極電源ライン２１の他端には、電池モジュール１１の電力が供給されるインバータ３０（特許請求の範囲に記載の充・放電機器（すなわち、充電機器、放電機器、又は、充放電機器）に相当）の正極が接続されている。同様に、負極電源ライン２２の他端にはインバータ３０の負極が接続されている。
【００２７】
電池モジュール１１の正極と、インバータ３０の正極とを電気的に接続する正極電源ライン２１には、当該正極電源ライン２１を電気的に断接する正極側コンタクタ１２１がシリーズ（直列）に介装されている。同様に、電池モジュール１１の負極と、インバータ３０の負極とを電気的に接続する負極電源ライン２２には、当該負極電源ライン２２を電気的に断接する負極側コンタクタ１２２がシリーズ（直列）に介装されている。なお、コンタクタ１２は、電磁石により接点を開閉する電磁開閉器／電磁接触器である。正極側コンタクタ１２１、及び、負極側コンタクタ１２２それぞれは、ＨＥＶ−ＣＵ５０、及び、ＢＣＵ１３により開閉が制御される。
【００２８】
ＢＣＵ１３は、モータ・ジェネレータ３３に電力を供給する電池モジュール１１の充電量／充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を検知・管理する。また、ＢＣＵ１３は、後述する平滑コンデンサ３２の端子間電圧に基づいて、正極側コンタクタ１２１及び負極側コンタクタ１２２が正常か否かを判定する。
【００２９】
ここで、電池モジュール１１は、電池モジュール１１の端子電圧（総電圧）を検出する総電圧検出部（総電圧センサ）１３１に接続されている。総電圧検出部１３１は、ＢＣＵ１３のＡ／Ｄ入力端子と電気的に接続されており、電池モジュール１１の端子電圧（総電圧）に対応した信号（電圧値）が、Ａ／Ｄ変換された後、ＢＣＵ１３に読み込まれる。
【００３０】
判定部１３２は、正極側コンタクタ１２１、並びに、負極側コンタクタ１２２の開閉制御状態、及び、後述する電圧検出部３１により検出された電圧値（平滑コンデンサ３２の端子間電圧）に基づいて、正極側コンタクタ１２１、負極側コンタクタ１２２が正常か否かを判定する。すなわち、判定部１３２は、特許請求の範囲に記載の判定手段として機能する。なお、判定部１３２の詳細については後述する。
【００３１】
インバータ（特許請求の範囲に記載の充・放電機器に相当）３０は、主として、スイッチング部３０ａ、電圧検出部３１、平滑コンデンサ３２を有して構成されている。
【００３２】
スイッチング部３０ａは、例えば、複数のＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を有して構成され、電池モジュール１１の直流電力を三相交流の電力に変換してモータ・ジェネレータ３３に供給する。なお、モータ・ジェネレータ３３（電動モータに相当）は、例えば、三相交流タイプの交流同期モータである。スイッチング部３０ａ（インバータ３０）は、ＨＥＶ−ＣＵ５０から受信したトルク指令値に基づいて、モータ・ジェネレータ３３を駆動する。一方、スイッチング部３０ａ（インバータ３０）は、モータ・ジェネレータ３３で発電した交流電圧を直流電圧に変換して電池モジュール１１を充電する。
【００３３】
平滑コンデンサ３２（特許請求の範囲に記載のコンデンサに相当）は、一端が正極電源ライン２１に接続され、他端が負極電源ライン２２に接続されている。平滑コンデンサ３２は、インバータ３０（スイッチング部３０ａ）でのスイッチング動作によって発生するノイズを平滑化する。
【００３４】
電圧検出部（電圧センサ）３１は、平滑コンデンサ３２と並列（すなわち、正極電源ライン２１と負極電源ライン２２との間）に接続され、平滑コンデンサ３２の端子間電圧（すなわち、正極電源ライン２１と負極電源ライン２２との間の電位差）を検出する。
電圧検出部３１は、特許請求の範囲に記載の電圧検出手段に相当する。なお、検出された電圧値（電圧データ）はＣＡＮ１００を介してＢＣＵ１３に送信される。
【００３５】
放電回路４０は、例えば、電池モジュール１１の直流高電圧を略１２Ｖまで降圧するＤＣ−ＤＣコンバータの中に収められている。放電回路４０は、主として、放電抵抗４１、トランジスタ４２、制御部（ＣＰＵ）４３を有して構成されている。
【００３６】
放電回路４０は、放電抵抗４１を有し、平滑コンデンサ３２と並列に接続（すなわち、一端が正極電源ライン２１に接続され、他端が負極電源ライン２２に接続）されている。放電回路４０は、正極側コンタクタ１２１の診断時に、放電抵抗４１を介して、平滑コンデンサ３２に蓄えられた電荷を放電する。一方、放電回路４０は、負極側コンタクタ１２２の診断時に、放電抵抗４１を介して、平滑コンデンサ３２に電荷を蓄える。すなわち、放電回路４０は、特許請求の範囲に記載の放電手段として機能する。
【００３７】
放電抵抗４１は、平滑コンデンサ３２に蓄えられた電荷を放電するために、平滑コンデンサ３２に並列に接続されている。トランジスタ４２（放電スイッチ）は、制御部（ＣＰＵ）４３によりオン・オフ（開閉）が制御される。トランジスタ４２は、通常時はオフされており、コンタクタ１２の異常診断時にオンされる。トランジスタ４２がオンされると、放電抵抗４１を介して電流が流れ、平滑コンデンサ３２に蓄えられている電荷が放電される。制御部４３は、ＨＥＶ−ＣＵ５０の指令を受けてトランジスタ４２をオン・オフする信号を出力する。
【００３８】
ＨＥＶ−ＣＵ５０は、ＢＣＵ１３、インバータ３０、放電回路４０（ＤＣ−ＤＣコンバータ）を総合的に制御する。ＨＥＶ−ＣＵ５０は、ＣＡＮ１００を介して、ＢＣＵ１３、インバータ３０、放電回路４０（ＤＣ−ＤＣコンバータ）等と相互に通信可能に接続されている。
【００３９】
ＨＥＶ−ＣＵ５０は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、その記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。ＨＥＶ−ＣＵ５０は、制御部５１を機能的に有している。ＨＥＶ−ＣＵ５０では、ＥＥＰＲＯＭなどに記憶されているプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、制御部５１の機能が実現される。
【００４０】
制御部５１は、正極側コンタクタ１２１の開閉、及び、負極側コンタクタ１２２の開閉を制御する。また、制御部５１は、放電回路４０のオン・オフを制御する。すなわち、制御部５１は、特許請求の範囲に記載の制御手段として機能する。制御部５１は、正極側コンタクタ１２１、及び、負極側コンタクタ１２２の閉開を切り替える制御信号を、ＣＡＮ１００を介して出力する。また、制御部５１は、放電回路４０（トランジスタ４２）のオン・オフ制御情報を、ＣＡＮ１００を介して出力する。
【００４１】
上述したＢＣＵ１３は、演算を行うＣＰＵ、該ＣＰＵに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＥＥＰＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、及び、正極側コンタクタ１２１、負極側コンタクタ１２２を駆動するドライバ回路等のＩ／Ｆを有して構成されている。ＢＣＵ１３は、コンタクタ１２が正常な場合には、より短時間で判定結果を得ることができ、異常（例えば放電回路４０等のコンタクタ１２以外の異常を含む）な場合には、誤診断を防止しつつ、異常箇所の切り分けをする機能を有している。そのため、ＢＣＵ１３は、判定部１３２を機能的に有している。ＢＣＵ１３では、ＥＥＰＲＯＭなどに記憶されているプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、判定部１３２の機能が実現される。
【００４２】
判定部１３２は、正極側コンタクタ１２１、並びに、負極側コンタクタ１２２の開閉制御状態、及び、ＣＡＮ１００を介して受信された電圧値（平滑コンデンサ３２の端子間電圧）に基づいて、正極側コンタクタ１２１、負極側コンタクタ１２２が正常か否かを判定する。すなわち、判定部１３２は、特許請求の範囲に記載の判定手段として機能する。
【００４３】
より具体的には、判定部１３２は、負極側コンタクタ１２２が閉じるように制御された状態で、正極側コンタクタ１２１が開くように制御された後、第１所定時間（例えば、１．３ｓｅｃ）が経過したときに、正極側コンタクタ１２１が開くように制御されたときの電圧値（平滑コンデンサ３２の端子間電圧）と、第１所定時間が経過したときの電圧値（平滑コンデンサ３２の端子間電圧）とから定まる電圧低下の傾きの絶対値（電圧低下率）が第１しきい値以上の場合（傾きが大きい場合）に正常と判定し、傾きの絶対値が第１しきい値未満の場合に異常と判定する。
【００４４】
ここで、正極側コンタクタ１２１が正常な場合、正極側コンタクタ１２１が開かれると、電池モジュール１１とインバータ３０との正極電源ライン２１の接続が切断されるとともに、インバータ３０の平滑コンデンサ３２に蓄えられた電荷が放電抵抗４１を介して放電されて、平滑コンデンサ３２の端子間電圧が低下する。一方、正極側コンタクタ１２１が溶着している場合、正極側コンタクタ１２１を開くように制御信号が出力されたとしても正極側コンタクタ１２１は閉じたままとなる。よって、電池モジュール１１とインバータ３０との接続が切断されずに、平滑コンデンサ３２の放電を行ってもほとんど電圧が低下しない。このため、判定部１３２は、正極側コンタクタ１２１を開くように制御信号が出力された後に平滑コンデンサ３２の端子間電圧がほとんど低下しない場合、正極側コンタクタ１２１が溶着していると判定する。
【００４５】
また、異常と判定した場合に、判定部１３２は、第１所定時間よりも長い第２所定時間（例えば、４．０ｓｅｃ）が経過したときに、正極側コンタクタ１２１が開くように制御されたときの電圧値（平滑コンデンサ３２の端子間電圧）と、第２所定時間が経過したときの電圧値（平滑コンデンサ３２の端子間電圧）とから定まる電圧低下の傾きの絶対値（電圧低下率）が第１しきい値よりも小さい第２しきい値未満の場合（傾きが小さい場合）に、正極側コンタクタ１２１の溶着異常と判定し、傾きの絶対値が第２しきい値以上の場合に、正極側コンタクタ１２１の溶着以外の異常（本実施形態では放電回路４０の異常）と判定する。
【００４６】
一方、判定部１３２は、正極側コンタクタ１２１が閉じるように制御された状態で、負極側コンタクタ１２２が開くように制御された後、第１所定時間（例えば、１．３ｓｅｃ）が経過したときに、負極側コンタクタ１２２が開くように制御されたときの電圧値（平滑コンデンサ３２の端子間電圧）と、第１所定時間が経過したときの電圧値（平滑コンデンサ３２の端子間電圧）とから定まる電圧上昇の傾きの絶対値（電圧上昇率）が第１しきい値以上の場合（傾きが大きい場合）に正常と判定し、傾きの絶対値が第１しきい値未満の場合に異常と判定する。
【００４７】
ここで、負極側コンタクタ１２２が溶着している場合、負極側コンタクタ１２２を開くように制御信号が出力されたとしても、負極側コンタクタ１２２は閉じた状態のままとなる。よって、放電抵抗４１を介して電荷が蓄えられ、平滑コンデンサ３２の負極側の電圧が上昇する（電位差がゼロに近づく）。そのため、判定部１３２は、平滑コンデンサ３２の負極側の電圧が比較的急峻な傾きで上昇した場合に、負極側コンタクタ１２２が溶着していると判定する。
【００４８】
また、異常と判定した場合に、判定部１３２は、第１所定時間よりも長い第２所定時間（例えば、４．０ｓｅｃ）が経過したときに、負極側コンタクタ１２２が開くように制御されたときの電圧値（平滑コンデンサ３２の端子間電圧）と、第２所定時間が経過したときの電圧値（平滑コンデンサ３２の端子間電圧）とから定まる電圧低下の傾きの絶対値（電圧上昇率）が第１しきい値よりも小さい第２しきい値未満の場合（傾きが小さい場合）に、負極側コンタクタ１２２の溶着異常と判定し、傾きの絶対値が第２しきい値以上の場合に、負極側コンタクタ１２２の溶着以外の異常（本実施形態では放電回路４０の異常）と判定する。
【００４９】
次に、図２及び図３を併せて参照しつつ、コンタクタの異常診断装置１の動作について説明する。図２は、コンタクタの異常診断装置１による正極側コンタクタ１２１の異常診断処理の処理手順を示すフローチャートである。図２に示される処理は、主としてＨＥＶ−ＣＵ５０及びＢＣＵ１３によって、所定のタイミングで繰り返して実行される。また、図３は、正極側コンタクタ１２１の異常診断実行時における、正常時、正極側コンタクタ溶着異常時、及び、放電回路４０異常時それぞれの場合の電圧値の変化（傾きの違い）を示すグラフである。なお、図３の横軸は時刻であり、縦軸は電圧（Ｖ）である。また、図３では、正常時の電圧変化を実線で、正極側コンタクタ１２１溶着異常時の電圧変化を破線で、放電回路４０異常時の電圧変化を一点鎖線で、それぞれ示した。
【００５０】
まず、ステップＳ１００では、正極側コンタクタ１２１を開くように制御指示が出力される（図３の時刻ｔ１参照）。また、ステップＳ１００では、負極側コンタクタ１２２を閉じるように制御指示が出力される。
【００５１】
次に、ステップＳ１０２では、放電回路４０（トランジスタ４２）がオンされ、放電抵抗４１を介して、平滑コンデンサ３２の電荷が放電される（図３の時刻ｔ１〜参照）。
【００５２】
続いて、ステップＳ１０４では、正極側コンタクタ１２１を開くように制御指示が出力された後、第１所定時間（例えば、１．３秒）経過したか否かについての判断が行われる（図３の時刻ｔ１〜ｔ２参照）。ここで、第１所定時間経過した場合（図３の時刻ｔ２参照）には、ステップＳ１０６に処理が移行する。一方、第１所定時間経過していないとき（図３の時刻ｔ１〜ｔ２参照）には、第１所定時間経過するまで本処理が繰り返して実行される。
【００５３】
ステップＳ１０６では、電圧低下の傾きの絶対値が第１しきい値以上であるか否かについての判断が行われる（図３の時刻ｔ２参照）。ここで、電圧低下の傾きの絶対値が第１しきい値以上である場合には、ステップＳ１０８において、正常であると判定され、その後、本処理から抜ける（図３の時刻ｔ２参照）。一方、電圧低下の傾きの絶対値が第１しきい値未満であるときには、ステップＳ１１０に処理が移行する。
【００５４】
ステップＳ１１０では、正極側コンタクタ１２１を開くように制御指示が出力された後、第２所定時間（例えば、４．０秒）経過したか否かについての判断が行われる（図３の時刻ｔ２〜ｔ３参照）。ここで、第２所定時間経過した場合（図３の時刻ｔ３参照）には、ステップＳ１１２に処理が移行する。一方、第２所定時間経過していないとき（図３の時刻ｔ２〜ｔ３参照）には、第２所定時間経過するまで本処理が繰り返して実行される。
【００５５】
ステップＳ１１２では、電圧低下の傾きの絶対値が第２しきい値以上であるか否かについての判断が行われる（図３の時刻ｔ３参照）。ここで、電圧低下の傾きの絶対値が第２しきい値未満である場合には、ステップＳ１１４に処理が移行する。一方、電圧低下の傾きの絶対値が第２しきい値以上であるときには、ステップＳ１１６に処理が移行する。
【００５６】
ステップＳ１１４では、正極側コンタクタ１２１の溶着異常であると判定され、その後、本処理から抜ける（図３の時刻ｔ３参照）。一方、ステップＳ１１６では、放電回路４０の異常であると判定される。そして、その後、本処理から抜ける（図３の時刻ｔ３参照）。なお、負極側コンタクタ１２２の異常の有無については、上述したように、電圧上昇の傾きに基づいて判定することができるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５７】
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、負極側コンタクタ１２２が閉じるように制御された状態で、正極側コンタクタ１２１が開くように制御された後、第１所定時間が経過したときに、正極側コンタクタ１２１が開くように制御されたときの電圧値と、第１所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧低下の傾きの絶対値が第１しきい値以上の場合に正常と判定され、傾きの絶対値が第１しきい値未満の場合に異常と判定される。そのため、正常のときには、異常箇所の切り分けを行わずに、より短い時間（第１所定時間）で診断を完了（終了）することができる。また、異常と判定された場合には、第１所定時間よりも長い第２所定時間が経過したときに、正極側コンタクタ１２１が開くように制御されたときの電圧値と、第２所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧低下の傾きの絶対値が第１しきい値よりも小さい第２しきい値未満の場合に、正極側コンタクタ１２１の溶着異常と判定され、傾きの絶対値が第２しきい値以上の場合に、正極側コンタクタ１２１の溶着以外の異常（本実施形態では放電回路４０の異常）と判定される。そのため、異常があるときには、第１所定時間よりも長い第２所定時間をかけて電圧低下の傾きを診ることにより、誤診断を防止しつつ、正極側コンタクタ１２１の溶着と、正極側コンタクタ１２１の溶着以外の異常（放電回路４０の異常）とを切り分けることができる。その結果、正常な場合には、より短時間で判定結果を得ることができ、異常な場合には、誤診断を防止しつつ、異常箇所（正極側コンタクタ１２１と放電回路４０）の切り分けをすることが可能となる。
【００５８】
同様に、本実施形態によれば、正極側コンタクタ１２１が閉じるように制御された状態で、負極側コンタクタ１２２が開くように制御された後、第１所定時間が経過したときに、負極側コンタクタ１２２が開くように制御されたときの電圧値と、第１所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧上昇の傾きの絶対値が第１しきい値以上の場合に正常と判定され、傾きの絶対値が第１しきい値未満の場合に異常と判定される。そのため、正常のときには、異常箇所の切り分けを行わずに、より短い時間（第１所定時間）で診断を完了（終了）することができる。また、異常と判定された場合には、第１所定時間よりも長い第２所定時間が経過したときに、負極側コンタクタ１２２が開くように制御されたときの電圧値と、第２所定時間が経過したときの電圧値とから定まる電圧上昇の傾きの絶対値が第１しきい値よりも小さい第２しきい値未満の場合に、負極側コンタクタ１２２の溶着異常と判定され、傾きの絶対値が第２しきい値以上の場合に、負極側コンタクタ１２２の溶着以外の異常（本実施形態では放電回路４０の異常）と判定される。そのため、異常があるときには、第１所定時間よりも長い第２所定時間をかけて電圧上昇の傾きを診ることにより、誤診断を防止しつつ、負極側コンタクタ１２２の溶着と、負極側コンタクタ１２２の溶着以外の異常（放電回路４０の異常）とを切り分けることができる。その結果、正常な場合には、より短時間で判定結果を得ることができ、異常な場合には、誤診断を防止しつつ、異常箇所（負極側コンタクタ１２２と放電回路４０）の切り分けをすることが可能となる。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態（第１〜第５の制御形態）に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、電磁開閉器としてコンタクタを用いたが、コンタクタに代えてリレーなどを用いてもよい。また、上記実施形態では、一つの電池モジュール（組電池）１１を備えている場合を例にして説明したが、電池モジュール（組電池）１１が、複数、並列に接続されていてもよい。さらに、上記実施形態では、正極側コンタクタ１２１及び負極側コンタクタ１２２を備える構成としたが、正極側コンタクタ１２１及び負極側コンタクタ１２２の内いずれか一方のみを備える構成としてもよい。
【００６０】
また、コンタクタの異常診断装置１のシステム構成や、各コントロールユニット（ＣＵ）の機能分担は、上記実施形態には限られない。例えば、判定部１３２の機能をＢＣＵ１３に代えて、例えば、ＨＥＶ−ＣＵ５０やインバータ３０等が有していてもよい。同様に、放電回路４０は、例えば、インバータ３０等の中に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１  コンタクタ（電磁開閉器）の異常診断装置
１０  バッテリパック
１１  電池モジュール（組電池）
１１１，１１２，１１３，・・・，１１ｎ  電池セル
１２１  正極側コンタクタ（電磁開閉器）
１２２  負極側コンタクタ（電磁開閉器）
１３  ＢＣＵ
１３１  総電圧検出部（総電圧センサ）
１３２  判定部
２１  正極電源ライン
２２  負極電源ライン
３０  インバータ（充・放電機器）
３０ａ  スイッチング部
３１  電圧検出部（電圧センサ）
３２  平滑コンデンサ
４０  放電回路
４１  放電抵抗
５０  ＨＥＶ−ＣＵ
５１  制御部
１００  ＣＡＮ
【図１】
2020031513.tif 000003
【図２】
2020031513.tif 000004
【図３】
2020031513.tif 000005