(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置と、
前記蓄電装置の電力により走行用の回転電機を駆動するインバータと、
外部電源の電力により前記蓄電装置を充電するために前記外部電源の交流電流を直流電流に変換する充電装置であって、前記蓄電装置と前記インバータとの間の経路を遮断しないように、前記外部電源から前記蓄電装置への給電経路を開閉する一対のリレーを含む充電装置と、
前記インバータのスイッチング動作中に、前記各リレーを開状態に制御しつつ、前記各リレーの前記外部電源側において前記インバータのスイッチングノイズに起因する電圧を検知し、当該検知結果に基づいて前記各リレーの少なくともいずれか一方が溶着しているか否かを判定する溶着判定装置と、
を有することを特徴とする電動車両。
【請求項２】
蓄電装置と、
前記蓄電装置の電力により走行用の回転電機を駆動するインバータと、
外部電源の電力により前記蓄電装置を充電するために前記外部電源の交流電流を直流電流に変換する充電装置であって、前記蓄電装置と前記インバータとの間の経路を遮断しないように、前記外部電源から前記蓄電装置への給電経路を開閉する一対のリレーを含む充電装置と、
を有する電動車両の溶着判定装置であって、
前記インバータのスイッチング動作中に、前記各リレーを開状態に制御しつつ、前記各リレーの前記外部電源側において前記インバータのスイッチングノイズに起因する電圧を検知する電圧検知手段と、
前記電圧検知手段の検知結果に基づいて前記各リレーの少なくともいずれか一方が溶着しているか否かを判定する溶着判定手段と、
を有することを特徴とする溶着判定装置。
【請求項３】
蓄電装置と、
前記蓄電装置の電力により走行用の回転電機を駆動するインバータと、
外部電源の電力により前記蓄電装置を充電するために前記外部電源の交流電流を直流電流に変換する充電装置であって、前記蓄電装置と前記インバータとの間の経路を遮断しないように、前記外部電源から前記蓄電装置への給電経路を開閉する一対のリレーを含む充電装置と、
を有する電動車両の溶着判定プログラムであって、コンピュータに、
前記インバータのスイッチング動作中に、前記各リレーを開状態に制御しつつ、前記各リレーの前記外部電源側において前記インバータのスイッチングノイズに起因する電圧を検知する電圧検知手順と、
前記電圧検知手順の検知結果に基づいて前記各リレーの少なくともいずれか一方が溶着しているか否かを判定する溶着判定手順と、
を実行させることを特徴とする溶着判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両、溶着判定装置、および溶着判定プログラムに関し、特に電動車両における充電装置のリレーの溶着の判定に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置の電力により駆動される走行用モータを有する電動車両において、車両外部の外部電源により蓄電装置を充電する技術がある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１には、電気自動車と、車両外部の交流電源からの電力により当該電気自動車の蓄電装置を充電する充電装置とを含むシステムが記載されている。このシステムでは、充電装置は、交流電源から蓄電装置への給電経路を遮断／接続するリレーと、当該リレーの溶着を判定するテスト回路とを含む。テスト回路は、交流電源が充電装置に接続された場合に、リレーの交流電源の反対側の電圧値を取得し、当該電圧値が交流電圧（具体的にはＡＣ１００Ｖ）を示すときに、リレーが溶着していると判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３１２３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、外部電源から蓄電装置への給電経路を開閉するリレーを有する電動車両において、リレーに外部電源の電圧を印加してリレーの溶着を判定する構成では、電動車両に外部電源を接続する必要があり、例えば車両走行中にリレーの溶着を判定することができない。
【０００６】
本発明は、外部電源から蓄電装置への給電経路を開閉するリレーの溶着を、当該リレーに外部電源の電圧を印加する必要なしに判定することが可能な電動車両、溶着判定装置、および溶着判定プログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電動車両は、蓄電装置と、前記蓄電装置の電力により走行用の回転電機を駆動するインバータと、外部電源の電力により前記蓄電装置を充電するために前記外部電源の交流電流を直流電流に変換する充電装置であって、前記蓄電装置と前記インバータとの間の経路を遮断しないように、前記外部電源から前記蓄電装置への給電経路を開閉する一対のリレーを含む充電装置と、前記インバータのスイッチング動作中に、前記各リレーを開状態に制御しつつ、前記各リレーの前記外部電源側において前記インバータのスイッチングノイズに起因する電圧を検知し、当該検知結果に基づいて前記各リレーの少なくともいずれか一方が溶着しているか否かを判定する溶着判定装置と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る溶着判定装置は、蓄電装置と、前記蓄電装置の電力により走行用の回転電機を駆動するインバータと、外部電源の電力により前記蓄電装置を充電するために前記外部電源の交流電流を直流電流に変換する充電装置であって、前記蓄電装置と前記インバータとの間の経路を遮断しないように、前記外部電源から前記蓄電装置への給電経路を開閉する一対のリレーを含む充電装置と、を有する電動車両の溶着判定装置であって、前記インバータのスイッチング動作中に、前記各リレーを開状態に制御しつつ、前記各リレーの前記外部電源側において前記インバータのスイッチングノイズに起因する電圧を検知する電圧検知手段と、前記電圧検知手段の検知結果に基づいて前記各リレーの少なくともいずれか一方が溶着しているか否かを判定する溶着判定手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る溶着判定プログラムは、蓄電装置と、前記蓄電装置の電力により走行用の回転電機を駆動するインバータと、外部電源の電力により前記蓄電装置を充電するために前記外部電源の交流電流を直流電流に変換する充電装置であって、前記蓄電装置と前記インバータとの間の経路を遮断しないように、前記外部電源から前記蓄電装置への給電経路を開閉する一対のリレーを含む充電装置と、を有する電動車両の溶着判定プログラムであって、コンピュータに、前記インバータのスイッチング動作中に、前記各リレーを開状態に制御しつつ、前記各リレーの前記外部電源側において前記インバータのスイッチングノイズに起因する電圧を検知する電圧検知手順と、前記電圧検知手順の検知結果に基づいて前記各リレーの少なくともいずれか一方が溶着しているか否かを判定する溶着判定手順と、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、外部電源から蓄電装置への給電経路を開閉するリレーの溶着を、当該リレーに外部電源の電圧を印加する必要なしに判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る電動車両の構成を示す概略構成図である。
【図２】実施の形態における溶着判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態に係る電動車両の第１の具体例を示す構成図である。
【図４】正極側のリレーが接続状態にあるときの電位を模式的に示す波形図である。
【図５】負極側のリレーが接続状態にあるときの電位を模式的に示す波形図である。
【図６】実施の形態に係る電動車両の第２の具体例を示す構成図である。
【図７】実施の形態とは別の溶着判定方法の動作の一例を示すシーケンス図である。
【図８】実施の形態の溶着判定方法の動作の一例を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係る電動車両１の構成を示す概略構成図である。この電動車両１は、蓄電装置の電力により走行用の回転電機を駆動して走行する車両であり、車両外部の外部電源により蓄電装置を充電可能に構成されたものである。
【００１４】
図１において、電動車両１は、蓄電装置１０、インバータ２０、回転電機３０、充電装置４０、および制御装置５０を有する。
【００１５】
蓄電装置１０は、車両走行用の電力を蓄える装置であり、充放電可能に構成される。蓄電装置１０は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池である。ただし、蓄電装置１０は、例えば大容量コンデンサなど、二次電池以外であってもよい。
【００１６】
インバータ２０は、蓄電装置１０からの電力により走行用の回転電機３０を駆動制御する。インバータ２０は、回転電機３０で発電された電力により蓄電装置１０を充電してもよい。具体的には、インバータ２０は、スイッチング素子を含み、当該スイッチング素子のスイッチング動作により、蓄電装置１０と回転電機３０との間で電力変換を行う。
【００１７】
回転電機３０は、インバータ２０から電力の供給を受けて、不図示の車輪を回転駆動する。回転電機３０は、回生制動時に発電機として動作し、発電電力をインバータ２０に供給してもよい。
【００１８】
充電装置４０は、車両外部の電源である外部電源２の電力により蓄電装置１０を充電するための装置であり、少なくとも外部電源２から蓄電装置１０への給電経路を開閉するリレーを含む。このリレーは、蓄電装置１０とインバータ２０との間の経路を遮断しないように設けられる。外部電源２は、例えば、家庭用商用電源（例えば単相交流１００Ｖ）などの商用電源である。
【００１９】
図１の例では、充電装置４０は、外部電源２から蓄電装置１０への給電経路を開閉するリレー４１，４２と、それ以外の構成部分である充電部４３とを有する。
【００２０】
リレー４１は、蓄電装置１０の正極と充電部４３とを接続するための電力ラインＬ１に設けられ、リレー４２は、蓄電装置１０の負極と充電部４３とを接続するための電力ラインＬ２に設けられる。電力ラインＬ１は、蓄電装置１０の正極とインバータ２０とを接続する正極ラインＰＬに接続され、電力ラインＬ２は、蓄電装置１０の負極とインバータ２０とを接続する負極ラインＮＬに接続される。
【００２１】
充電部４３は、例えば、外部電源２の交流電力を直流電力に変換する機能や、昇圧する機能などを有する。
【００２２】
制御装置５０は、電動車両１の動作を制御する。この制御装置５０は、一つの態様では、ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現され、例えば電子制御ユニット（ECU： Electronic Control Unit）である。具体的には、制御装置５０の機能は、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記録媒体に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵ（Central Processing Unit）により実行されることによって実現される。上記プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されることも可能であるし、データ信号として通信により提供されることも可能である。ただし、制御装置５０は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、制御装置５０は、物理的に１つの装置により実現されてもよいし、複数の装置により実現されてもよい。
【００２３】
制御装置５０は、車両走行時には、インバータ２０のスイッチング動作を制御して、回転電機３０を制御する。
【００２４】
また、蓄電装置１０を外部電源２により充電する際には、制御装置５０は、リレー４１，４２を閉状態に制御しつつ、充電部４３を制御して外部電源２の電力により蓄電装置１０を充電する。
【００２５】
さらに、制御装置５０は、充電装置４０のリレーの溶着を判定する溶着判定装置としての機能を有する。以下、このリレーの溶着判定について説明する。
【００２６】
車両走行時など、インバータ２０のスイッチング動作中には、スイッチングノイズ（高周波ノイズ）が発生し、例えば車体シャシーや車体ボディなどの車体グラウンドに対する高圧回路の電位（例えば正極ラインＰＬや負極ラインＮＬの電位）に変動が生じる。このとき、リレー４１，４２の一方または両方が閉状態（接続状態）にあると、リレーの外部電源２側にスイッチングノイズが伝搬し、リレーの外部電源２側の電力ラインＬ１，Ｌ２の車体グラウンドに対する電位に変動が生じる。
【００２７】
したがって、リレー４１および４２を開状態に制御しているにもかかわらず、リレーの外部電源２側にスイッチングノイズや電位の変動が観測される場合には、リレー４１または４２が溶着している可能性が高いと考えられる。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、制御装置５０は、インバータ２０のスイッチング動作中に、リレー４１，４２を開状態に制御しつつ、リレー４１，４２の外部電源２側の電圧を検知し、当該検知結果に基づいてリレーの溶着を判定する。具体的には、制御装置５０は、所定閾値以上の電圧が検知された場合に、リレーが溶着していると判定する。分かり易く言えば、制御装置５０は、インバータ２０のスイッチング動作中に、リレー４１，４２を開状態に制御している場合に、リレー４１，４２の外部電源２側でスイッチングノイズが検知されたとき、リレーが溶着していると判定する。要するに、本実施の形態では、インバータ２０によるスイッチングノイズを利用してリレーの溶着判定を行う。
【００２９】
一つの態様では、制御装置５０は、リレー４１および４２を開状態に制御しつつ、リレー４１，４２の外部電源２側の電力ラインＬ１，Ｌ２間の電圧を検知し、当該検知結果に基づいてリレー４１，４２の溶着の有無を判定する。例えば、所定閾値以上の電圧が検知された場合に、リレー４１，４２のうち少なくとも一方が溶着していると判定する。
【００３０】
制御装置５０は、少なくともリレー４１を開状態に制御しつつ、リレー４１の外部電源２側の電力ラインＬ１と車体グラウンドとの間の電圧（すなわち電力ラインＬ１の電位）を検知し、当該検知結果に基づいてリレー４１の溶着の有無を判定してもよい。また、制御装置５０は、少なくともリレー４２を開状態に制御しつつ、リレー４２の外部電源２側の電力ラインＬ２と車体グラウンドとの間の電圧（すなわち電力ラインＬ２の電位）を検知し、当該検知結果に基づいてリレー４２の溶着の有無を判定してもよい。
【００３１】
また、一つの態様では、リレー４１，４２は常開型であり、制御装置５０からの接続指令により閉状態となり、接続指令がないときには開状態となる。この場合、制御装置５０は、インバータ２０のスイッチング動作中に、リレー４１，４２に接続指令を出すことなく、リレー４１，４２の外部電源２側の電圧を検知し、当該検知結果に基づいてリレーの溶着判定を行う。
【００３２】
また、一つの態様では、上記の電圧検知および溶着判定は、車両走行中などのインバータ２０のスイッチング動作中において常時行われる。ただし、電圧検知および溶着判定は、常時行われる必要はなく、適宜のタイミングで行われればよい。
【００３３】
図１では、制御装置５０は、溶着判定のための機能ブロックとして、電圧検知部５１と溶着判定部５２とを含む。
【００３４】
電圧検知部５１は、インバータ２０の動作中に、リレー４１，４２を開状態に制御しつつ、リレー４１，４２の外部電源２側の電圧を検知する。電圧検知部５１は、例えば電圧センサにより検出された電圧を取得する。
【００３５】
溶着判定部５２は、電圧検知部５１の検知結果に基づいて、リレー４１，４２の溶着を判定する。
【００３６】
図２は、本実施の形態における溶着判定処理の一例を示すフローチャートである。この溶着判定処理は、例えば所定時間毎に、繰り返し実行される。
【００３７】
図２において、制御装置５０は、インバータ２０のスイッチング動作中か否かを判断する（Ｓ１）。
【００３８】
スイッチング動作中でないと判断された場合には（Ｓ１：ＮＯ）、制御装置５０は、処理を終了させる。
【００３９】
一方、スイッチング動作中であると判断された場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、制御装置５０は、リレー４１および４２を開状態に制御しつつ、リレー４１，４２の外部電源２側の電力ラインＬ１，Ｌ２間の電圧を検知する（Ｓ２）。
【００４０】
ついで、制御装置５０は、ステップＳ２で検知された電圧が所定閾値以上か否かを判断する（Ｓ３）。
【００４１】
検知電圧が所定閾値以上であると判断された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、制御装置５０は、リレー４１，４２が溶着していると判定し、その旨を利用者に通知する（Ｓ４）。
【００４２】
一方、検知電圧が所定閾値以上でないと判断された場合には（Ｓ３：ＮＯ）、制御装置５０は、リレー４１，４２は溶着していないと判定して、処理を終了させる。
【００４３】
以上説明した本実施の形態によれば、下記（１）、（２）の効果が得られ得る。
【００４４】
（１）本実施の形態では、電動車両は、蓄電装置と、当該蓄電装置の電力により走行用の回転電機を駆動するインバータと、外部電源の電力により蓄電装置を充電するための充電装置とを有し、充電装置は、蓄電装置とインバータとの間の経路を遮断しないように、外部電源から蓄電装置への給電経路を開閉するリレーを含む。当該電動車両において、溶着判定装置は、インバータのスイッチング動作中に、リレーを開状態に制御しつつ、リレーの外部電源側の電圧を検知し、当該検知結果に基づいてリレーの溶着を判定する。このため、本実施の形態によれば、スイッチングノイズを利用してリレーの溶着を判定することができ、リレーに外部電源の電圧を印加する必要なしにリレーの溶着を判定することが可能となる。これにより、例えば、車両走行中にリレーの溶着を判定することが可能となる。
【００４５】
（２）本実施の形態とは別のリレーの溶着判定方法として、正極側および負極側の２つのリレーのうち一方に接続指令を与え、このとき２つのリレーの外部電源側の電力ライン間の電圧を検知し、所定閾値以上の電圧が検知された場合に、他方のリレーが溶着していると判定する方法が想定される。すなわち、蓄電装置の電圧を利用してリレーの溶着判定を行う方法が考えられる。しかし、この方法では、インバータのスイッチング動作中には、一方のリレーに接続指令を与えた際、当該リレーの外部電源側の電位がスイッチングノイズの影響を受け、リレー溶着を誤判定してしまう可能性がある。これに対し、本実施の形態によれば、インバータのスイッチング動作中であっても、良好にリレーの溶着判定を行うことができる。
【００４６】
なお、図１の例では、正極側および負極側の２つのリレー４１，４２が設けられているが、正極側および負極側のうち一方側だけにリレーが設けられる構成であってもよい。また、充電部４３の一部または全部は、車両外部に設けられてもよい。例えば、充電部４３は、車載充電器と車外充電器とにより構成されてもよい。
【００４７】
また、溶着判定装置は、リレーの溶着を判定するために、インバータにスイッチング動作を行わせてもよい。
【００４８】
以下、本実施の形態に係る電動車両１について、より具体的な構成例として２つの具体例を示す。以下の具体例では、電動車両１は、内燃機関および回転電機を駆動源とするハイブリッド車両である。
【００４９】
（第１の具体例）
図３は、本実施の形態に係る電動車両１の第１の具体例を示す構成図である。以下、図３を参照して、電動車両１の第１の具体例を説明する。
【００５０】
図３において、電動車両１は、蓄電装置１１０、システムメインリレー（以下、「ＳＭＲ」と称す）１２１，１２２，１２３、平滑コンデンサＣ１、昇圧コンバータ１３０、平滑コンデンサＣ２、インバータ１４１，１４２、回転電機１５１，１５２、充電装置１６０、コネクタ１７０、および制御装置１８０を有する。
【００５１】
蓄電装置１１０は、負荷に直流電力を供給する充電可能な電源である。蓄電装置１１０の正極には正極ラインＰＬ１が接続されており、負極には負極ラインＮＬ１が接続されている。
【００５２】
ＳＭＲ１２１，１２２，１２３は、蓄電装置１１０から昇圧コンバータ１３０への給電経路を開閉する。ＳＭＲ１２１は正極ラインＰＬ１に介挿されており、ＳＭＲ１２２，１２３は負極ラインＮＬ１に介挿されている。ＳＭＲ１２３には抵抗Ｒ１が直列に接続されており、この直列接続はＳＭＲ１２２に並列に接続されている。
【００５３】
平滑コンデンサＣ１は、正極ラインＰＬ１と負極ラインＮＬ１との間に接続されており、正極ラインＰＬ１と負極ラインＮＬ１との間の電圧を平滑化する役割を果たす。
【００５４】
昇圧コンバータ１３０は、蓄電装置１１０からの電圧（すなわち電源電圧）を昇圧して昇圧電圧をインバータ１４１，１４２に供給する。また、昇圧コンバータ１３０は、インバータ１４１，１４２から供給される電圧を降圧して蓄電装置１１０を充電する。
【００５５】
図３の例では、昇圧コンバータ１３０は、リアクトルＬと、スイッチング素子（例えばＩＧＢＴ）Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、正極ラインＰＬ２と負極ラインＮＬ１との間に直列に接続される。上アームのスイッチング素子Ｑ１のコレクタは正極ラインＰＬ２に接続され、下アームのスイッチング素子Ｑ２のエミッタは負極ラインＮＬ１に接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の中間点、すなわちスイッチング素子Ｑ１のエミッタとスイッチング素子Ｑ２のコレクタの接続点にはリアクトルＬの一方端が接続されている。このリアクトルＬの他方端は、正極ラインＰＬ１に接続される。また、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すようにダイオードＤ１，Ｄ２が配置される。昇圧コンバータ１３０は、制御装置１８０からの制御信号に基づき、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング（オン／オフ）することにより電圧変換を行う。
【００５６】
昇圧コンバータ１３０の昇圧側には、抵抗Ｒ２、平滑コンデンサＣ２、インバータ１４１、およびインバータ１４２が並列に接続されている。
【００５７】
平滑コンデンサＣ２は、正極ラインＰＬ２と負極ラインＮＬ１との間に接続されており、正極ラインＰＬ２と負極ラインＮＬ１との間の電圧を平滑化する役割を果たす。
【００５８】
インバータ１４１は、昇圧コンバータ１３０から供給される電力によって回転電機１５１を制御する。具体的には、インバータ１４１は、昇圧コンバータ１３０から供給される直流電力を交流電力に変換して回転電機１５１に供給し、これにより回転電機１５１を回転駆動する。また、インバータ１４１は、回転電機１５１で発電された交流電力を直流電力に変換して昇圧コンバータ１３０に供給する。すなわち、インバータ１４１は、昇圧コンバータ１３０と回転電機１５１との間で電力変換を行う。
【００５９】
図３の例では、インバータ１４１は、正極ラインＰＬ２と負極ラインＮＬ１との間に互いに並列に配置されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のアームを含んで構成される。Ｕ相アームはスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の直列接続からなり、Ｖ相アームはスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の直列接続からなり、Ｗ相アームはスイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６の直列接続からなる。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６は、例えばＩＧＢＴである。各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のコレクタ−エミッタ間には、それぞれ、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオードＤ１１〜Ｄ１６が配置されている。インバータ１４１は、制御装置１８０からの制御信号に基づき、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６をスイッチング（オン／オフ）することにより電力変換を行う。
【００６０】
インバータ１４２は、昇圧コンバータ１３０から供給される電力によって回転電機１５２を制御する。具体的には、インバータ１４２は、昇圧コンバータ１３０から供給される直流電力を交流電力に変換して回転電機１５２に供給し、これにより回転電機１５２を回転駆動する。また、インバータ１４２は、回転電機１５２で発電された交流電力を直流電力に変換して昇圧コンバータ１３０に供給する。すなわち、インバータ１４２は、昇圧コンバータ１３０と回転電機１５２との間で電力変換を行う。
【００６１】
図３の例では、インバータ１４２は、正極ラインＰＬ２と負極ラインＮＬ１との間に互いに並列に配置されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のアームを含んで構成される。Ｕ相アームはスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の直列接続からなり、Ｖ相アームはスイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４の直列接続からなり、Ｗ相アームはスイッチング素子Ｑ２５，Ｑ２６の直列接続からなる。スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６は、例えばＩＧＢＴである。各スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６のコレクタ−エミッタ間には、それぞれ、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオードＤ２１〜Ｄ２６が配置されている。インバータ１４２は、制御装置１８０からの制御信号に基づき、スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６をスイッチング（オン／オフ）することにより電力変換を行う。
【００６２】
回転電機１５１は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのステータコイルを含む。当該３相のコイルの一端は中性点Ｎ１に共通接続されており、Ｕ相コイルの他端はスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の中間点に、Ｖ相コイルの他端はスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の中間点に、Ｗ相コイルの他端はスイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６の中間点に接続されている。この回転電機１５１は、インバータ１４１からの電力により駆動される電動機、または発電電力をインバータ１４１に出力する発電機として機能する。回転電機１５１は、例えば永久磁石モータである。
【００６３】
回転電機１５２は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのステータコイルを含む。当該３相のコイルの一端は中性点Ｎ２に共通接続されており、Ｕ相コイルの他端はスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の中間点に、Ｖ相コイルの他端はスイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４の中間点に、Ｗ相コイルの他端はスイッチング素子Ｑ２５，Ｑ２６の中間点に接続されている。この回転電機１５２は、インバータ１４２からの電力により駆動される電動機、または発電電力をインバータ１４２に出力する発電機として機能する。回転電機１５２は、例えば永久磁石モータである。
【００６４】
ここでは、電動車両１は、不図示のエンジンおよび回転電機を駆動源とするハイブリッド車であり、回転電機１５１，１５２は次のように機能する。
【００６５】
回転電機１５１は、主として発電機として動作する。具体的には、回転電機１５１は、インバータ１４１から電力の供給を受けて電動機として動作し、不図示のエンジンをクランキングして始動させる。また、回転電機１５１は、エンジンの始動後において、エンジンの駆動力によって回転させられて発電する。当該回転電機１５１により発電された交流電力は、インバータ１４１によって直流電力に変換されて蓄電装置１１０に充電されたり、回転電機１５２の駆動に利用されたりする。
【００６６】
回転電機１５２は、主として電動機として動作する。具体的には、回転電機１５２は、力行時には、インバータ１４２から電力の供給を受けて、不図示の車輪を回転駆動するためのトルクを発生させる。また、回転電機１５２は、回生制動時には、車輪によって回転させられて発電する。当該回転電機１５２により発電された交流電力は、インバータ１４２によって直流電力に変換されて蓄電装置１１０に充電される。
【００６７】
充電装置１６０は、車両外部の外部電源２からの電力により蓄電装置１１０を充電する。充電装置１６０は、フィルタ１６１、波形変換回路１６２、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６３、整流回路１６４、リレーＲｙ１，Ｒｙ２、電圧センサ１６５、および制御装置１６６を有する。
【００６８】
フィルタ１６１は、外部電源２と蓄電装置１１０との間の電力ラインＬ１１，Ｌ１２上の高調波ノイズを除去する。フィルタ１６１は、電力ラインＬ１１と電力ラインＬ１２との間に接続されたコンデンサと、電力ラインＬ１１と車体グラウンドとの間に接続されたコンデンサと、電力ラインＬ１２と車体グラウンドとの間に接続されたコンデンサと、上記コンデンサよりも外部電源２側で電力ラインＬ１１に直列に挿入されたインダクタと、上記コンデンサよりも外部電源２側で電力ラインＬ１２に直列に挿入されたインダクタとを含んで構成されている。
【００６９】
フィルタ１６１の外部電源２側にはコネクタ１７０が接続されており、フィルタ１６１の蓄電装置１１０側には、波形変換回路１６２が接続されている。
【００７０】
波形変換回路１６２は、フィルタ１６１を介して外部電源２から供給される交流電圧の正弦波を変換して、矩形波を出力する。この波形変換回路１６２は、昇圧や力率制御を行ってもよい。波形変換回路１６２の蓄電装置１１０側には、電力ラインＬ１３，Ｌ１４を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１６３が接続されている。
【００７１】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１６３は、波形変換回路１６２からの電圧を昇圧する絶縁型のコンバータである。この昇圧コンバータ１６３の蓄電装置１１０側には、電力ラインＬ１５，Ｌ１６を介して整流回路１６４が接続されている。
【００７２】
整流回路１６４は、昇圧コンバータ１６３から供給される電圧を直流電圧に整流する回路であり、電力ラインＬ１５と電力ラインＬ１６との間に接続された抵抗およびコンデンサを含んで構成される。整流回路１６４の正極側は、電力ラインＬ１７および正極ラインＰＬ１を介して蓄電装置１１０の正極に接続され、整流回路１６４の負極側は、電力ラインＬ１８および負極ラインＮＬ１を介して蓄電装置１１０の負極に接続される。具体的には、電力ラインＬ１７の一端は、整流回路１６４の正極側に接続され、電力ラインＬ１７の他端は、ＳＭＲ１２１と昇圧コンバータ１３０との間において正極ラインＰＬ１に接続される。また、電力ラインＬ１８の一端は、整流回路１６４の負極側に接続され、電力ラインＬ１８の他端は、ＳＭＲ１２２と昇圧コンバータ１３０との間において負極ラインＮＬ１に接続される。
【００７３】
リレーＲｙ１，Ｒｙ２は、整流回路１６４から蓄電装置１１０への給電経路を開閉する。リレーＲｙ１，Ｒｙ２は、蓄電装置１１０から昇圧コンバータ１３０への経路を遮断しないように配置されている。具体的には、リレーＲｙ１は、正極側の電力ラインＬ１７に設けられており、リレーＲｙ２は、負極側の電力ラインＬ１８に設けられている。ここでは、リレーＲｙ１，Ｒｙ２は常開型であり、制御装置１８０または１６６からの接続指令がある場合には閉状態となり、接続指令がない場合には開状態となる。
【００７４】
電圧センサ１６５は、リレーＲｙ１，Ｒｙ２の外部電源２側の電力ラインＬ１７，Ｌ１８間の電圧を検出する。電圧センサ１６５は、リレーＲｙ１，Ｒｙ２と整流回路１６４との間に設けられている。
【００７５】
制御装置１６６は、充電装置１６０の動作を制御するものであり、例えばマイコンを含んで構成される。制御装置１６６は、具体的には、波形変換回路１６２および昇圧コンバータ１６３を制御する。
【００７６】
コネクタ１７０は、外部電源２を車両に接続するためのインタフェースである。コネクタ１７０には、蓄電装置１１０の充電の際、外部電源２が接続される。具体的には、コネクタ１７０は、充電用ケーブルユニット２００を介して、外部電源２に接続される。充電用ケーブルユニット２００は、電力ラインＬ２１，Ｌ２２と、電力ラインＬ２１，Ｌ２２の一端に接続されたコネクタ２０１と、電力ラインＬ２１，Ｌ２２の他端に接続されたコネクタ２０２と、コネクタ２０１とコネクタ２０２との間に設けられた車外ユニット２０３とを有する。蓄電装置１１０の充電の際は、コネクタ１７０にコネクタ２０１が接続され、外部電源２側のコネクタ（例えばコンセント）３にコネクタ２０２が接続される。車外ユニット２０３は、電力ラインＬ２１，Ｌ２２に介挿されたリレーや、漏電検出回路などを含む。
【００７７】
上記構成において、インバータ１４１，１４２や充電装置１６０などの高圧系部品や、これらを接続するラインは、車体に搭載されており、浮遊容量などの容量を介して車体グラウンドに接続される。図３には、例示的に、インバータ１４１，１４２のＵ，Ｖ，Ｗ相ラインと車体グラウンドとの間の容量と、充電装置１６０の電力ラインＬ１８と車体グラウンドとの間の容量とが示されている。
【００７８】
制御装置１８０は、電動車両１の動作を制御するものであり、例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。
【００７９】
具体的には、制御装置１８０は、車両走行時には、インバータ１４１，１４２のスイッチング動作を制御して、回転電機１５１，１５２を制御する。また、蓄電装置１１０を外部電源２により充電する際には、制御装置１８０は、ＳＭＲ１２１，１２２、リレーＲｙ１，Ｒｙ２を閉状態に制御するとともに、制御装置１６６を制御して外部電源２の電力により蓄電装置１１０を充電する。
【００８０】
さらに、制御装置１８０は、リレーＲｙ１，Ｒｙ２の溶着判定を行う。以下、この溶着判定について説明する。
【００８１】
インバータ１４１または１４２のスイッチング動作中には、スイッチングノイズ（高周波ノイズ）が発生し、車体グラウンドに対する高圧回路の電位（例えば正極ラインＰＬ１や負極ラインＮＬ１などの電位）に変動が生じる。このとき、リレーＲｙ１が接続状態にあると、リレーＲｙ１の外部電源２側の電力ラインＬ１７の電位に変動が生じ、リレーＲｙ２が接続状態にあると、リレーＲｙ２の外部電源２側の電力ラインＬ１８の電位に変動が生じる。
【００８２】
図４は、正極側のリレーＲｙ１が接続状態にあるときの電位を模式的に示す波形図であり、図５は、負極側のリレーＲｙ２が接続状態にあるときの電位を模式的に示す波形図である。図４，５において、縦軸は車体グラウンドに対する電位であり、横軸は時間である。また、実線ＶＰは、リレーの外部電源側における正極側の電力ラインＬ１７の電位を表し、実線ＶＮは、リレーの外部電源側における負極側の電力ラインＬ１８の電位を表す。
【００８３】
図４に示されるように、正極側のリレーＲｙ１が接続状態にある場合には、負極側の電力ラインＬ１８の電位は略ゼロである一方、正極側の電力ラインＬ１７にはスイッチングノイズによる比較的絶対値の大きい正の電位が現れる。
【００８４】
また、図５に示されるように、負極側のリレーＲｙ２が接続状態にある場合には、正極側の電力ラインＬ１７の電位は略ゼロである一方、負極側の電力ラインＬ１８にはスイッチングノイズによる比較的絶対値の大きい負の電位が現れる。
【００８５】
図４，５において、電位ＶＰと電位ＶＮとの電位差（ＶＰ−ＶＮ）が、スイッチングノイズにより電圧センサ１６５にかかる電圧である。
【００８６】
したがって、リレーＲｙ１，Ｒｙ２を開状態に制御しているにもかかわらず、電圧センサ１６５にスイッチングノイズによる電圧が検出される場合には、リレーＲｙ１またはＲｙ２が溶着している可能性が高いと考えられる。
【００８７】
そこで、制御装置１８０は、インバータ１４１または１４２のスイッチング動作中に、リレーＲｙ１およびＲｙ２に接続指令を出すことなく（すなわちリレーＲｙ１およびＲｙ２を開状態に制御しつつ）、電圧センサ１６５の検出値をモニタし、当該検出値に基づいてリレーＲｙ１，Ｒｙ２の溶着判定を行う。具体的には、制御装置１８０は、電圧センサ１６５により所定閾値以上の電圧が検出された場合には、リレーが溶着していると判定する。
【００８８】
（第２の具体例）
図６は、本実施の形態に係る電動車両１の第２の具体例を示す構成図である。以下、図６を参照して、電動車両１の第２の具体例を説明する。なお、第２の具体例は、上記第１の具体例と殆ど同じであるので、第１の具体例と共通する部分については、同一の符号を用い、説明を省略する。
【００８９】
本例の電動車両１は、蓄電容量の増大等の観点より、複数の蓄電装置を有する。図６では、電動車両１は、蓄電装置１１０に加えて、蓄電装置１１０−１，１１０−２を有する。ここで、蓄電装置１１０は、例えばマスタバッテリであり、蓄電装置１１０−１，１１０−２は、例えば第１、第２のスレーブバッテリである。ただし、追加の蓄電装置は、２個に限られず、１個または３個以上であってもよい。
【００９０】
蓄電装置１１０−１には、蓄電装置１１０と同様に、正極ラインＰＬ１−１、負極ラインＮＬ１−１、ＳＭＲ１２１−１，１２２−１，１２３−１、抵抗Ｒ１−１が接続されている。
【００９１】
また、蓄電装置１１０−２にも、同様に、正極ラインＰＬ１−２、負極ラインＮＬ１−２、ＳＭＲ１２１−２，１２２−２，１２３−２、抵抗Ｒ１−２が接続されている。
【００９２】
蓄電装置１１０−１，１１０−２には、平滑コンデンサＣ１−１、およびスレーブの昇圧コンバータ１３０−１が接続されている。
【００９３】
昇圧コンバータ１３０−１は、蓄電装置１１０−１，１１０−２からの電圧を昇圧して昇圧電圧をインバータ１４１，１４２に供給する。また、昇圧コンバータ１３０−１は、インバータ１４１，１４２から供給される電圧を降圧して蓄電装置１１０−１，１１０−２を充電する。昇圧コンバータ１３０−１は、マスタの昇圧コンバータ１３０と同様に、リアクトルＬ−１と、スイッチング素子（例えばＩＧＢＴ）Ｑ１−１，Ｑ２−１と、ダイオードＤ１−１，Ｄ２−１とを含む。スイッチング素子Ｑ１−１，Ｑ２−１は、正極ラインＰＬ２−１と負極ラインＮＬ１−１との間に直列に接続される。上アームのスイッチング素子Ｑ１−１のコレクタは正極ラインＰＬ２−１に接続され、下アームのスイッチング素子Ｑ２−１のエミッタは負極ラインＮＬ１−１に接続される。スイッチング素子Ｑ１−１，Ｑ２−１の中間点、すなわちスイッチング素子Ｑ１−１のエミッタとスイッチング素子Ｑ２−１のコレクタの接続点にはリアクトルＬ−１の一方端が接続されている。このリアクトルＬ−１の他方端は、正極ラインＰＬ１−１およびＰＬ１−２に接続される。また、各スイッチング素子Ｑ１−１，Ｑ２−１のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すようにダイオードＤ１−１，Ｄ２−１が配置される。昇圧コンバータ１３０−１は、制御装置１８０からの制御信号に基づき、スイッチング素子Ｑ１−１，Ｑ２−１をスイッチング（オン／オフ）することにより電圧変換を行う。
【００９４】
正極ラインＰＬ２−１は正極ラインＰＬ２に接続され、負極ラインＮＬ１−１は負極ラインＮＬ１に接続される。
【００９５】
本例では、充電装置１６０の電力ラインＬ１７，Ｌ１８は、ＳＭＲ１２１−１，１２２−１と昇圧コンバータ１３０−１との間において、それぞれ正極ラインＰＬ１−１，負極ラインＮＬ１−１に接続されている。
【００９６】
制御装置１８０は、蓄電装置１１０を外部電源２により充電する際には、ＳＭＲ１２１，１２２、リレーＲｙ１，Ｒｙ２を閉状態に制御し、スイッチング素子Ｑ１をオン状態に制御するとともに、制御装置１６６を制御して外部電源２の電力により蓄電装置１１０を充電する。
【００９７】
また、制御装置１８０は、蓄電装置１１０−１を外部電源２により充電する際には、ＳＭＲ１２１−１，１２２−１、リレーＲｙ１，Ｒｙ２を閉状態に制御するとともに、制御装置１６６を制御して外部電源２の電力により蓄電装置１１０−１を充電する。
【００９８】
同様に、制御装置１８０は、蓄電装置１１０−２を外部電源２により充電する際には、ＳＭＲ１２１−２，１２２−２、リレーＲｙ１，Ｒｙ２を閉状態に制御するとともに、制御装置１６６を制御して外部電源２の電力により蓄電装置１１０−２を充電する。
【００９９】
制御装置１８０は、第１の具体例と同様に、インバータ１４１または１４２のスイッチング動作中に、リレーＲｙ１およびＲｙ２に接続指令を出すことなく（すなわちリレーＲｙ１およびＲｙ２を開状態に制御しつつ）、電圧センサ１６５の検出値をモニタし、当該検出値に基づいてリレーＲｙ１，Ｒｙ２の溶着判定を行う。
【０１００】
上記構成を有する電動車両１において、本実施の形態とは別の溶着判定方法として、２つのリレーＲｙ１，Ｒｙ２のうち一方に接続指令を与え、このとき２つのリレーの外部電源２側の電力ラインＬ１７，Ｌ１８間の電圧を電圧センサ１６５によりモニタし、所定閾値以上の電圧が検知された場合に、他方のリレーが溶着していると判定する方法が想定される。すなわち、蓄電装置の電圧を利用してリレーの溶着判定を行う方法が考えられる。
【０１０１】
図７は、上記本実施の形態とは別の溶着判定方法の動作の一例を示すシーケンス図である。図８は、本実施の形態の溶着判定方法の動作の一例を示すシーケンス図である。
【０１０２】
図７，８には、マスタのＳＭＲ１２１，１２２、スレーブのＳＭＲ１２１−１，１２２−１、正極側のリレーＲｙ１、負極側のリレーＲｙ２、およびインバータ１４１，１４２のスイッチングのオン／オフ、並びに電圧センサ１６５の検出値が示されている。
【０１０３】
図７，８のどちらにも、マスタのＳＭＲ１２１，１２２がオンされ、インバータがスイッチングされ、マスタの蓄電装置１１０の電力により回転電機が駆動制御される場合が示されている。
【０１０４】
この場合において、図７では、スレーブの蓄電装置１１０−１の電圧を利用してリレーＲｙ１，Ｒｙ２の溶着判定を行っている。具体的には、スレーブのＳＭＲ１２１−１，１２２−１をオンした状態で、リレーＲｙ１にオン指令（接続指令）を与え、このとき電圧センサ１６５により所定閾値以上の電圧値が検出された場合に、リレーＲｙ２が溶着していると判定する。また、スレーブのＳＭＲ１２１−１，１２２−１をオンした状態で、リレーＲｙ２にオン指令（接続指令）を与え、このとき電圧センサ１６５により所定閾値以上の電圧値が検出された場合に、リレーＲｙ１が溶着していると判定する。理想的には、リレーＲｙ１およびＲｙ２が溶着していない場合、一方のリレーを接続しても、電圧センサ１６５に電圧はかからない。しかし、インバータのスイッチング動作中は、一方のリレーを接続すると、スイッチングノイズによる電圧が電圧センサ１６５にかかるため、リレー溶着が誤判定される可能性がある。
【０１０５】
一方、図８では、蓄電装置の電圧をリレーに印加する必要がないので、スレーブのＳＭＲ１２１−１，１２２−１をオンする必要がなく、オンしていない。また、リレーＲｙ１，Ｒｙ２に対しても、オン指令（接続指令）を与えていない。したがって、リレーＲｙ１およびＲｙ２が溶着していない場合には、電圧センサ１６５にはスイッチングノイズによる電圧がかからず、リレー溶着無しと判定される。一方、少なくとも１つのリレーが溶着している場合には、スイッチングノイズによる電圧が電圧センサ１６５にかかり、リレー溶着有りと判定される。
【０１０６】
なお、本発明は、上記実施の形態に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で種々変更することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１  電動車両、１０  蓄電装置、２０  インバータ、３０  回転電機、４０  充電装置、４１，４２  リレー、５０  制御装置。
【図１】
0005421000.tif 000002
【図２】
0005421000.tif 000003
【図３】
0005421000.tif 000004
【図４】
0005421000.tif 000005
【図５】
0005421000.tif 000006
【図６】
0005421000.tif 000007
【図７】
0005421000.tif 000008
【図８】
0005421000.tif 000009