(57)【要約】【課題】本明細書は、高電圧バッテリと車両外部の装置の間で電力を伝送している間の走行用モータの安全性を高める技術を提供する。【解決手段】ハイブリッド車は、電力変換器１０と、ＨＶコントローラ４を備えている。電力変換器１０は、高電圧バッテリ２の電力が流れるパワートランジスタ１６ａ等と、パワートランジスタ１６ａ等のゲートへ供給する駆動信号を生成するトランジスタ駆動回路５０と、補機バッテリ９５から電力供給を受けてトランジスタ駆動回路用の電力を生成する電源回路５１と、補機バッテリ９５と電源回路５１との接続と遮断を切り換えるロードスイッチ４２と、各種センサを備えている。モータコントローラ３０とＨＶコントローラ４は、高電圧バッテリ２と外部の装置との間で電力が伝送されている間、ロードスイッチ４２を開いた状態で各種センサの計測値に基づいて電力変換器１０で異常が発生しているか否かをチェックする。【選択図】図２
2018068035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用のモータを駆動する電力を蓄える高電圧バッテリと、
前記高電圧バッテリの出力電圧よりも低い電圧で動作する機器群に電力を供給する補機バッテリと、
前記高電圧バッテリと前記モータの間に接続されており、前記高電圧バッテリの電力を前記モータの駆動電力に変換する電力変換器と、
前記高電圧バッテリと前記電力変換器の間に接続されているシステムメインリレーと、
前記システムメインリレーの前記電力変換器側に接続されており、前記高電圧バッテリと車両外部の装置との間で電力を伝送する電力ケーブルを差し込むためのソケットと、
コントローラと、を備えており、
前記電力変換器は、
前記高電圧バッテリの電力を走行用のモータの駆動電力に変換するパワートランジスタと、
前記パワートランジスタのゲートへ供給する駆動信号を生成するトランジスタ駆動回路と、
前記補機バッテリから電力供給を受けて前記トランジスタ駆動回路用の電力を生成する電源回路と、
前記補機バッテリと前記電源回路との接続と遮断を切り換える電源回路スイッチと、
前記高電圧バッテリの電力が流れる電力線の電流又は電圧を計測するセンサと、
を備えているとともに、
前記トランジスタ駆動回路は、前記ゲートに接続している信号線とグランドとの間に接続されているプルダウン抵抗を備えており、
前記コントローラは、前記システムメインリレーが閉じられて前記高電圧バッテリと車両外部の装置との間で電力が伝送されている間、前記電源回路スイッチを開いた状態で前記センサの計測値に基づいて前記電力変換器で異常が発生しているか否かをチェックする、電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、走行用のモータを駆動する電力を蓄える高電圧バッテリと車両外部の装置との間で電力伝送が可能な電気自動車を開示する。本明細書における「電気自動車」には、走行用にモータとエンジンを備えるハイブリッド車も含まれる。
【背景技術】
【０００２】
上記した電気自動車が例えば特許文献１に開示されている。電気自動車は、高電圧バッテリの直流電力をモータの駆動電力に変換する電力変換器を備えている。特許文献１の電気自動車は、車両のメインスイッチ（イグニッションスイッチ）がオフの間は電力変換器とモータを高電圧バッテリから切り離すため、高電圧バッテリと電力変換器の間にリレー（システムメインリレー）が備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０８７４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電気自動車では、高電圧バッテリと車両外部の装置との間で電力を伝送する電力ケーブルを差し込むソケットは、システムメインリレーの電力変換器側に接続されている。それゆえ、高電圧バッテリと車両外部の装置との間で電力伝送を行うにもシステムメインリレーを閉じる必要がある。システムメインリレーを閉じると、高電圧バッテリと、電力変換器及びモータが電気的に接続される。本明細書は、高電圧バッテリと車両外部の装置の間で電力を伝送している間の走行用モータの安全性を高める技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する電気自動車は、高電圧バッテリ、補機バッテリ、システムメインリレー、電力変換器、ソケット、コントローラを備えている。高電圧バッテリは、走行用のモータを駆動する電力を蓄える。補機バッテリは、高電圧バッテリの出力電圧よりも低い電圧で動作する機器群に電力を供給するための電源である。電力変換器は、高電圧バッテリとモータの間に接続されており、高電圧バッテリの電力をモータの駆動電力に変換するデバイスである。システムメインリレーは、高電圧バッテリと電力変換器の間に接続されている。ソケットは、高電圧バッテリと車両外部の装置との間で電力を伝送する電力ケーブルを差し込むための差込口であり、システムメインリレーの電力変換器側に接続されている。
【０００６】
電力変換器は、パワートランジスタと、トランジスタ駆動回路と、電源回路と、電源回路スイッチと、センサを備えている。パワートランジスタは、高電圧バッテリの電力を走行用のモータの駆動電力に変換する主要部品である。トランジスタ駆動回路は、パワートランジスタのゲートへ供給する駆動信号を生成する。電源回路は、補機バッテリから電力供給を受けてトランジスタ駆動回路用の電力を生成する。電源回路スイッチは、補機バッテリと電源回路との接続と遮断を切り換える。センサは、高電圧バッテリの電力が流れる電力線の電流又は電圧を計測する。トランジスタ駆動回路は、パワートランジスタのゲートに接続している信号線とグランドとの間に接続されているプルダウン抵抗を備えている。そして、コントローラは、システムメインリレーが閉じられて高電圧バッテリと車両外部の装置との間で電力が伝送されている間、電源回路スイッチを開いた状態でセンサの計測値に基づいて電力変換器で異常が発生しているか否かをチェックする。
【０００７】
本明細書が開示する電気自動車は、メインバッテリと外部装置との間で電力を伝送している間、トランジスタ駆動回路用の電源回路への電力供給を遮断するだけなく、ゲートに接続している信号線が確実にＬＯＷレベルに保持されるようにプルダウン抵抗を備えている。そのうえ、トランジスタ駆動回路用の電源回路への電力供給を遮断した状態で電力伝送の間も電力変換器で異常が発生しているか否かをチェックし、走行用のモータが誤動作しないための安全性をより高めている。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例の電気自動車の電力系のブロック図である。
【図２】モータコントローラの回路構成を示すブロック図である。
【図３】車両外部の装置との間で電力伝送を行うときのフローチャート図である。
【図４】車両外部の装置との間で電力伝送を行うときのフローチャート図である（図３の続き）。
【図５】トランジスタ駆動回路チェック処理のフローチャート図である。
【図６】車両外部の装置との間で電力伝送を行うときのフローチャート図である（図４の続き）。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して実施例の電気自動車を説明する。実施例の電気自動車は、走行用にモータとエンジンを備えるハイブリッド車１００である。図１に、ハイブリッド車１００の電力系のブロック図を示す。図１では、実線は電力線を示しており、点線は信号線を示している。ハイブリッド車１００は、モータ９１とエンジン９２で走行する。モータ９１の出力軸とエンジン９２の出力軸は、ギアセット９３で合成され、車軸９４へ伝達される。
【００１０】
ハイブリッド車１００は、電源として、高電圧バッテリ２と補機バッテリ９５を備えている。高電圧バッテリ２は、モータ９１を駆動するための電力を蓄える。ハイブリッド車１００は、高電圧バッテリ２の出力電圧よりも低い電圧で駆動する様々な機器を備えており、補機バッテリ９５は、それらの機器へ電力を供給するために備えられている。なお、高電圧バッテリ２の出力電圧よりも低い電圧で駆動する様々な機器は、「補機」と総称される。図１には示していないが、ハイブリッド車１００は、高電圧バッテリ２の電圧を降圧して補機バッテリ９５を充電する降圧コンバータを備えている。
【００１１】
高電圧バッテリ２と走行用のモータ９１の間に、電力変換器１０が接続されている。電力変換器１０は、高電圧バッテリ２の直流電力を、モータ９１の駆動電力に変換するデバイスである。モータ９１は、三相交流モータである、具体的には、電力変換器１０は、高電圧バッテリ２の電圧を昇圧する電圧コンバータ１１と、昇圧された直流電力を、モータ駆動用の三相交流電力に変換するインバータ２０を備えている。なお、運転者がブレーキを踏んだとき、モータ９１は、車両の運動エネルギを利用して発電する。発電で得た交流電力（回生電力）は、インバータ２０で直流電力に変換され、さらに、電圧コンバータ１１で降圧される。モータ９１の発電で得た電力で高電圧バッテリ２が充電される。電圧コンバータ１１は、高電圧バッテリ２の出力電圧を昇圧する昇圧機能と、インバータ２０から送られる回生電力の電圧を降圧する降圧機能を有する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００１２】
電圧コンバータ１１の構成を説明する。電圧コンバータ１１は、２個のパワートランジスタ１６ａ、１６ｂ、２個のダイオード１７ａ、１７ｂ、リアクトル１５、フィルタコンデンサ１２を備えている。２個のパワートランジスタ１６ａ、１６ｂは、直列に接続されている。パワートランジスタ１６ａ、１６ｂの直列接続は、電圧コンバータ１１の高電圧端の正極１１ｃと負極１１ｄの間に接続されている。パワートランジスタ１６ａにダイオード１７ａが逆並列に接続され、パワートランジスタ１６ｂにダイオード１７ｂが逆並列に接続されている。２個のパワートランジスタ１６ａ、１６ｂの直列接続の中点にリアクトル１５の一端が接続されている。リアクトル１５の他端は、電圧コンバータ１１の低電圧端の正極１１ａに接続されている。フィルタコンデンサ１２は、電圧コンバータ１１の低電圧端の正極１１ａと負極１１ｂの間に接続されている。
【００１３】
パワートランジスタ１６ａのオンオフで降圧動作が実現され、パワートランジスタ１６ｂのオンオフで昇圧動作が実現する。パワートランジスタ１６ａ、１６ｂは、モータコントローラ３０によって制御される。モータコントローラ３０は、パワートランジスタ１６ａ、１６ｂの夫々のゲートに相補的なＰＷＭ信号を送る。相補的なＰＷＭ信号により、電圧コンバータ１１は、低電圧側の電圧と高電圧側の電圧の比率が目標の比率を保持するように動作する。回生電力により高電圧側の電圧が高くなれば、高電圧側から低電圧側に電力が流れ、そうでなければ低電圧側から高電圧側へ電力が流れる。電圧コンバータ１１は、運転者のアクセルワークとブレーキワークによって力行（高電圧バッテリ２の電力でモータ９１を駆動すること）と回生（モータ９１が発電がすること）が頻繁に入れ替わるハイブリッド車（電気自動車）に適した回路である。
【００１４】
電圧コンバータ１１は、低電圧側の電圧を計測する電圧センサ１３と、リアクトルを流れる電流を計測する電流センサ１４を備えている。また、電圧コンバータ１１の高電圧側の正極１１ｃと負極１１ｄの間にも電圧センサ１９が備えられている。モータコントローラ３０は、電圧センサ１３、１９と電流センサ１４の計測値に基づいて、２個のパワートランジスタ１６ａ、１６ｂの駆動信号を生成し、それらをパワートランジスタ１６ａ、１６ｂのゲートへ供給する。
【００１５】
インバータ２０は、２個のパワートランジスタの直列接続が３組並列に接続された回路構成を有している。各直列接続の中点から交流が出力され、３組の直列接続によって三相交流が生成される。インバータ２０の回路構成は良く知られているので図示は省略した。インバータ２０の各パワートランジスタもモータコントローラ３０によって制御される。インバータ２０の三相交流の出力線の夫々に電流センサ２１が取り付けられている。モータコントローラ３０は、ハイブリッド車１００の全体を統括するＨＶコントローラ４からモータ９１の目標出力の指令を受け、その目標出力が実現されるように、各種センサの計測値に基づいて、電圧コンバータ１１とインバータ２０のパワートランジスタを制御する。電圧コンバータ１１とインバータ２０の間には、それらの間に流れる電流の脈動を抑える平滑コンデンサ１８が並列に接続されている。
【００１６】
ＨＶコントローラ４は、アクセルペダルの開度やブレーキペダルの踏み込み量、車速、高電圧バッテリ２の残量などの情報に基づいて、モータ９１の目標出力とエンジン９２の目標出力を算出する。ＨＶコントローラ４は、モータ９１の目標出力をモータコントローラ３０へ送り、エンジン９２の目標出力を、不図示のエンジンコントローラへ送る。
【００１７】
モータコントローラ３０とＨＶコントローラ４は、補機に属し、補機バッテリ９５から電力供給を受けて動作する。モータコントローラ３０は、イグニッションリレー９６を介して補機バッテリ９５と接続されている。なお、補機バッテリ９５の負極は、ボディグランドＧｂに接続されている。ボディグランドＧｂは、全ての補機に共通のグランドである。ＨＶコントローラ４は、補機バッテリ９５と直接に接続されており、車両のメインスイッチが入れられると、イグニッションリレー９６を閉じ、モータコントローラ３０やその他の補機を補機バッテリ９５に接続する。高電圧バッテリ２と電力変換器１０の間にはシステムメインリレー３が接続されており、車両のメインスイッチが入れられると、ＨＶコントローラ４はイグニッションリレー９６とともにシステムメインリレー３を閉じ、高電圧バッテリ２と電力変換器１０を接続する。なお、車両のメインスイッチは２つのオンモードがある。一つは、イグニッションリレー９６が閉じられ、システムメインリレー３は開かれた状態のオンモードであり、「アクセサリオン」と呼ばれることがある。もうひとつは、イグニッションリレー９６とシステムメインリレー３が共に閉じられるオンモードであり、「Ｒｅａｄｙオン」と呼ばれることがある。なお、「リレーを閉じる（あるいはスイッチを閉じる）」とは、リレー（あるいはスイッチ）の両端を導通させることを意味し、「リレーを開く（あるいは、スイッチを開く）」とは、リレー（あるいはスイッチ）の両端を電気的遮断状態にすることを意味する。リレーを閉じる（スイッチを閉じる）ことを、リレーをオンする（スイッチをオンする）と表現することもある。同様に、リレーを開く（スイッチを開く）ことを、リレーをオフする（スイッチをオフする）と表現することもある。
【００１８】
ハイブリッド車１００は、高電圧バッテリ２を車両外部の装置と接続するためのソケット（第１ソケット６ａ、第２ソケット６ｂ）も備えている。第１ソケット６ａ、第２ソケット６ｂは、高電圧バッテリ２と車両外部の装置との間で電力を伝送する電力ケーブルを差し込む差込口である。第１ソケット６ａは、第１システムサブリレー５ａを介して、システムメインリレー３の電力変換器側に接続されている。第２ソケット６ｂには、ＡＣ充電器７が接続されており、そのＡＣ充電器７は、第２システムサブリレー５ｂを介して、システムメインリレー３の高電圧バッテリ側に接続されている。ＡＣ充電器７は、商用電源の交流電力を高電圧バッテリ２の出力電圧よりもわずかに高い直流電力に変換する。第１、第２システムサブリレー５ａ、５ｂも、ＨＶコントローラ４によって制御される。第１ソケット６ａは、高電圧バッテリ２の電力を車両外部の装置と直接に接続するときに用いられる。車両外部の装置とは、高電圧バッテリ２の電力を商用電源の出力と同じ交流電力に変換するＤＣ−ＡＣコンバータや、高電圧バッテリ２を充電するための直流電源などである。
【００１９】
第１ソケット６ａを使う場合、第１システムサブリレー５ａとともに、システムメインリレー３を閉じる必要がある。システムメインリレー３を閉じると、モータ９１を使わないにも関わらず、高電圧バッテリ２と、電力変換器１０及びモータ９１が電気的に接続されることになる。ハイブリッド車１００は、システムメインリレー３の電力変換器側に接続されている第１ソケット６ａを用いるとき、モータ９１に電流が流れないように安全装置を備えている。その安全装置について次に説明する。
【００２０】
図２にモータコントローラ３０の回路構成のブロック図を示す。図中の破線ＤＬより左側は、ボディグランドＧｂを共有する補機系の回路であり、それをＥＣＵ回路４０と称する。ＥＣＵ回路４０内の素子は、ＴＴＬレベルで動作する。図２の右側に示されているパワートランジスタ１６ａは、図１にて説明した電圧コンバータ１１の中のパワートランジスタである。パワートランジスタ１６ａ、１６ｂ、及び、インバータ２０の中のパワートランジスタは、高電圧バッテリ２の電力が流れるトランジスタであり、ＴＴＬレベルよりも高い電圧でないと動作しない。それゆえ、モータコントローラ３０には、動作電圧がＴＴＬレベルよりも高く、ＥＣＵ回路４０とグランドを別にするトランジスタ駆動回路５０が備えられている。図２の破線ＤＬより右側の回路がトランジスタ駆動回路である（パワートランジスタ１６ａを除く）。ＥＣＵ回路４０とトランジスタ駆動回路５０は絶縁されており、２個のフォトカプラ４６ａ、４６ｂを介して信号をやりとりする。図２では、トランジスタ駆動回路５０内の独立グランドＧｈの記号を、ボディグランドＧｂと異ならしめていることに留意されたい。以下では、ＥＣＵ回路４０とトランジスタ駆動回路５０を合わせてゲート駆動回路と称する場合がある。
【００２１】
プロセッサ４７、第１電源回路４１ａ、第２電源回路４１ｂ、第３電源回路５１、ロードスイッチ４２を除く回路は、パワートランジスタと同数が備えられている。プロセッサ４７は、パワートランジスタと同数のゲート信号出力端子を有している。複数のゲート信号出力端子の夫々に、図２の回路（プロセッサ４７、第１電源回路４１ａ、第２電源回路４１ｂ、第３電源回路５１、ロードスイッチ４２を除く）が接続されている。図２では、代表して、パワートランジスタ１６ａに対するゲート信号出力端子４７ａと、その端子に続くゲート駆動回路を示してある。パワートランジスタ１６ａ以外のパワートランジスタに対しても、図２の回路と同じゲート駆動回路が備えられている。
【００２２】
まず、複数のゲート駆動回路に共通の電源について説明する。ＥＣＵ回路４０は、２個の電源回路（第１電源回路４１ａ、第２電源回路４１ｂ）を備える。それらの電源回路は、補機バッテリ９５から電力供給を受けて、ＥＣＵ回路４０内の素子用の電力を生成する。第１電源回路４１ａは、省電力のプロセッサ４７の作動電圧（第１電圧ＶＣＣ１）の電力を生成する。第２電源回路４１ｂは、ＴＴＬレベルの作動電圧（第２電圧ＶＣＣ２）の電力を生成する。第２電圧ＶＣＣ２の電力は、プロセッサ４７以外のＴＴＬ素子に供給される。プロセッサ４７には、第１電圧ＶＣＣ１と第２電圧ＶＣＣ２の電力が供給される。プロセッサ４７において第２電圧ＶＣＣ２の電力は、プロセッサ４７に接続されるＴＴＬレベルの素子との通信に使われる。
【００２３】
トランジスタ駆動回路５０は、第３電源回路５１を備える。第３電源回路５１は、ＴＴＬレベルよりも高いパワートランジスタ駆動用の電圧（第３電圧ＶＣＣ３）の電力を生成する。別言すれば、第３電源回路５１は、トランジスタ駆動回路用の電力を生成する。第３電源回路５１は、絶縁電源であり、例えば、トランスを含むフライバック方式の電源回路である。
【００２４】
第３電源回路５１は、ロードスイッチ４２を介して補機バッテリ９５と接続されている。ロードスイッチ４２は、抵抗４４ａとｐ型ＭＯＳＦＥＴのトランジスタ４３ａで図２のごとく構成されている。トランジスタ４３ａのゲートには、抵抗４４ａを介してイグニッションリレー９６と補機バッテリ９５が接続されている。イグニッションリレー９６が閉じられると、トランジスタ４３ａのゲートがＨＩＧＨレベルになり、トランジスタ４３ａがオフする。すなわち、ロードスイッチ４２は開かれる（オフ状態となる）。ロードスイッチ４２は、抵抗４４ｂを介してプロセッサ４７に接続されている。プロセッサ４７が、トランジスタ４３ａのゲートをＬＯＷレベルに落とすと、トランジスタ４３ａがオンする。すなわち、ロードスイッチ４２が閉じられる（オン状態となる）。ロードスイッチ４２が開いた状態では、第３電源回路５１に電力が供給されない。補機バッテリ９５の電力が第３電源回路５１に供給されなければ、パワートランジスタ１６ａ（及び、他のパワートランジスタ）は動作しない。モータコントローラ３０は、モータ９１の安全性をより確実にするため、ロードスイッチ４２の他にもモータ９１に誤って電流がながれないようにする仕組みを備えている。その仕組みについては後述する。
【００２５】
ゲート駆動回路（ＥＣＵ回路４０とトランジスタ駆動回路５０）の論理回路を説明する。プロセッサ４７のゲート信号出力端子４７ａには、ＮＯＴ回路４５、抵抗４４ｄを介してｎ型ＭＯＳＦＥＴのトランジスタ４３ｂのゲートが接続されている。ＮＯＴ回路４５には、第２電圧ＶＣＣ２の電力が供給される。トランジスタ４３ｂのドレインにはフォトカプラ４６ａが接続されている。フォトカプラ４６ａのＥＣＵ回路側には、抵抗４４ｃを介して第２電圧ＶＣＣ２の電力が供給される。フォトカプラ４６ａのトランジスタ駆動回路側には、抵抗５５ａを介して第３電圧ＶＣＣ３の電力が供給される。ゲート信号出力端子４７ａがＬＯＷレベルのとき、ＮＯＴ回路４５の出力がＨＩＧＨレベルとなり、トランジスタ４３ｂがオンする。トランジスタ４３ｂを介してフォトカプラ４６ａに電流が流れ、フォトカプラ４６ａのトランジスタ駆動回路側のトランジスタがオンする。フォトカプラ４６ａのトランジスタ駆動回路側には、トランジスタ駆動ＩＣ５２が接続されている。フォトカプラ４６ａに電流が流れると、トランジスタ駆動ＩＣ５２の入力端５２ａがＬＯＷレベルに下がる。なお、トランジスタ駆動回路５０の側では、ＨＩＧＨレベルは第３電圧ＶＣＣ３のレベルであり、ＬＯＷレベルは、ＥＣＵ回路側のボディグランドＧｂとは異なる独立グランドＧｈの電位である。
【００２６】
トランジスタ駆動ＩＣ５２の入力端５２ａがＬＯＷレベルに下がると、トランジスタ駆動ＩＣ５２のロジック回路５４の出力端５４ａがＨＩＧＨレベルとなる。ロジック回路５４の出力端５４ａは、２個のトランジスタ５３ａ、５３ｂのゲートに接続されている。２個のトランジスタ５３ａ、５３ｂは直列に接続されている。高電位側のトランジスタ５３ａはｐ型ＭＯＳＦＥＴであり、そのソースは抵抗５５ｂを介して第３電圧ＶＣＣ３の電力供給線に接続されている。低電位側のトランジスタ５３ｂはｎ型のＭＯＳＦＥＴであり、そのソースは独立グランドＧｈに接続されている。２個のトランジスタ５３ａ、５３ｂのゲートがともにＨＩＧＨレベルのとき、高電位側のトランジスタ５３ａがオフし、低電位側のトランジスタ５３ｂがオンする。その結果、２個のトランジスタ５３ａ、５３ｂの直列接続の中点（即ち、トランジスタ駆動ＩＣ５２の出力端５２ｃ）がＬＯＷレベルとなる。トランジスタ駆動ＩＣ５２の出力端５２ｃは、抵抗５５ｃを介してパワートランジスタ１６ａのゲートに接続されている。トランジスタ駆動ＩＣ５２の出力端５２ｃとパワートランジスタ１６ａのゲートを接続する信号線をゲート駆動信号線５９と称する。ゲート駆動信号線５９がＬＯＷレベルということは、パワートランジスタ１６ａのゲートがＬＯＷレベルということであり、パワートランジスタ１６ａのコレクタとエミッタの間が遮断される。
【００２７】
プロセッサ４７のゲート信号出力端子４７ａがＨＩＧＨレベルのときは、上記の説明のＨＩＧＨレベルとＬＯＷレベルが逆転し、パワートランジスタ１６ａのゲートがＨＩＧＨレベルとなり、パワートランジスタ１６ａのコレクタとエミッタの間に電流が流れる。
【００２８】
なお、トランジスタ駆動ＩＣ５２のロジック回路５４には、自己診断機能が備わっており、何等かの異常が検知されると、正常時はＬＯＷレベルに保持されているフェイル端子５２ｂがＨＩＧＨレベルに切り換わる。フェイル端子５２ｂがＨＩＧＨレベルに切り換わると、フォトカプラ４６ｂを介してフェイル信号がプロセッサ４７に通達される。なお、フォトカプラ４６ｂのＥＣＵ回路側は、第２電圧ＶＣＣ２の電力が供給されている。トランジスタ駆動ＩＣ５２は、第３電圧ＶＣＣ３の電力が供給されると自己診断機能が動作するようになる。
【００２９】
上記の説明は、第１電源回路４１ａ、第２電源回路４１ｂ、及び、第３電源回路５１が動作している場合である。少なくとも第３電源回路５１が動作していなければ、パワートランジスタ１６ａのゲートがＨＩＧＨレベルになることはない。
【００３０】
ゲート駆動回路では、モータコントローラ３０の内部で何らかの異常が生じた場合でも、パワートランジスタ１６ａのゲートがＨＩＧＨレベルとならないようにいくつかの仕組みが組み込まれている。第一の仕組みは、プロセッサ４７が動作しないと、ロードスイッチ４２が閉じられず、従って第３電源回路５１に補機バッテリ９５の電力が供給されないことである。第二の仕組みは、プロセッサ４７のゲート信号出力端子４７ａが、プルダウン抵抗４４ｅを介してボディグランドＧｂに接続されており、プロセッサ４７が作動していない間は、ゲート信号出力端子４７ａはグランドレベル（即ちＬＯＷレベル）に保持されることである。上記したようにゲート信号出力端子４７ａがＬＯＷレベルのとき、仮に第３電源回路５１が動作していても、トランジスタ駆動ＩＣ５２の出力端５２ｃはＬＯＷレベルとなり、パワートランジスタ１６ａのゲートもＬＯＷレベルとなる。第三の仕組みは、ゲート駆動信号線５９が、プルダウン抵抗５５ｄを介して独立グランドＧｈに接続されていることである。プルダウン抵抗５５ｄは、トランジスタ駆動ＩＣ５２が動作していない間、パワートランジスタ１６ａのゲートに接続されているゲート駆動信号線５９の電位をグランドレベルに保持する。従って、トランジスタ駆動ＩＣ５２が作動してその出力端５２ｃをＨＩＧＨレベルに上げない限り、ゲート駆動信号線５９がＬＯＷレベルに保持される。
【００３１】
以上のとおり、モータコントローラ３０のゲート駆動回路は、何等かの異常が発生しても、パワートランジスタ１６ａがオンし難い回路構成を有している。図２の構成と同様の仕組みが他のパワートランジスタのゲート駆動回路にも備えられている。
【００３２】
モータコントローラ３０は、さらに、システムメインリレー３を閉じて第１ソケット６ａを通じて車両外部の装置との間で電力を伝送している間、ロードスイッチ４２を開いた状態で各種センサの計測値に基づいて電力変換器１０で異常が発生しているか否かをチェックするチェック機能を有している。
【００３３】
図３から図６を参照してそのチェック機能を説明する。図３、図４、図６は、車両外部の装置と電力伝送を行うときの処理のフローチャートである。図３、図４、図６の処理は、モータコントローラ３０のプロセッサ４７と、ＨＶコントローラ４が協働して実現される。なお、モータコントローラ３０のプロセッサ４７には、図１にて説明した電流センサ１４、２１、電圧センサ１３、１９のセンサ信号（計測値）が入力される。以下、電流センサ１４の計測値を電流ＩＬと称し、電流センサ２１の計測値を電流ＩＭと称し、電圧センサ１３の計測値を電圧ＶＬと称し、電圧センサ１９の計測値を電圧ＶＨと称する。
【００３４】
車両外部の電力ケーブルが差し込まれる第１ソケット６ａと第２ソケット６ｂは、ケーブルのプラグが差し込まれると、そのことを示す信号をＨＶコントローラ４に送るようになっている。ＨＶコントローラ４は、第１ソケット６ａあるいは第２ソケット６ｂから、プラグが差し込まれたことを示す信号を受け取ると、図３−図６の処理を起動する。
【００３５】
ＨＶコントローラ４は、まず、イグニッションリレー９６を閉じ、補機バッテリ９５と電力変換器１０を接続する（Ｓ２）。そうすると、モータコントローラ３０の第１電源回路４１ａと第２電源回路４１ｂが起動し、プロセッサ４７に電力が供給され始める。そして、プロセッサ４７が起動する（Ｓ３）。プロセッサ４７は、まず、ゲート信号出力端子４７ａ（及び、他のパワートランジスタに対するゲート信号出力端子）をＬＯＷレベルにする（Ｓ４）。次にプロセッサ４７は、電流センサ１４、２１の計測値、即ち、電流ＩＬと電流ＩＭが正常範囲内であるか否かをチェックする（Ｓ５）。ここで、正常範囲内とは、例えば、−０．５〜０．５［Ａ］の範囲である。もしも電流ＩＬと電流ＩＭのいずれかが正常範囲を外れていた場合は（Ｓ５：ＮＯ）、異常時モード（Ｓ１１）に処理が移る。異常時モードＳ１１では、プロセッサ４７は異常発生をＨＶコントローラ４へ送る。ＨＶコントローラ４は、イグニッションリレー９６とシステムメインリレー３を直ちに開くとともに、異常が発生したことを示す警告灯を点灯させる。また、ＨＶコントローラ４は、異常が発生することを示すメッセージを、ダイアグメモリに記憶する。ダイアグメモリは不揮発メモリであり、車両のメンテナンス時にサービススタッフが車両の状態を知るための情報を記憶しておくメモリである。
【００３６】
ステップＳ５において電流ＩＬと電流ＩＭが共に正常範囲である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、プロセッサ４７は、ロードスイッチ４２を閉じる（Ｓ６）。ロードスイッチ４２を閉じると、第３電源回路５１が起動し、トランジスタ駆動回路５０が起動する。このとき、ステップＳ４にてプロセッサ４７のゲート信号出力端子４７ａはＬＯＷレベルに保持されているので、トランジスタ駆動回路５０が起動しても、パワートランジスタのゲートに接続されているゲート駆動信号線５９はＬＯＷレベルに保持される。
【００３７】
プロセッサ４７は、ロードスイッチ４２を閉じてから、フェイル信号が正常出力であるか否かを確認する（Ｓ７）。フェイル信号とは、トランジスタ駆動ＩＣ５２のフェイル端子５２ｂのレベルであり、先に述べたように、フェイル端子５２ｂがＨＩＧＨレベルのとき、トランジスタ駆動ＩＣ５２で異常が発生していることを示す。フェイル信号が正常出力であるとは、フェイル端子５２ｂがＬＯＷレベルのときである。フェイル信号が正常出力でない場合（Ｓ７：ＮＯ）、プロセッサ４７は、異常時モード（Ｓ１１）へ移行する。異常時モード（Ｓ１１）は先に説明した通りである。
【００３８】
フェイル信号が正常出力の場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、プロセッサ４７は、ＨＶコントローラ４に、システムメインリレー３を閉じることを許可する信号（リレーオン許可信号）を送信する（Ｓ８）。なお、「リレーを閉じる」と「リレーをオンする」とは同義である。リレーオン許可信号を受けたＨＶコントローラ４は、システムメインリレー３、第１システムサブリレー５ａ、第２システムサブリレー５ｂを閉じるとともに、伝送許可信号を出力する（Ｓ９）。伝送許可信号は、第１ソケット６ａ、第２ソケット６ｂを通じて車両外部の装置に送られる。車両外部の装置は、伝送許可信号を受信すると、高電圧バッテリ２から電力を引き出す、あるいは、高電圧バッテリ２へ電力を送る。送電許可信号のプロトコルは、規格で定められている。
【００３９】
次にモータコントローラ３０のプロセッサ４７は、所定時間（例えば１分）待機し（Ｓ１０）、次いでＳ１２の処理に移る。プロセッサ４７は、再び、トランジスタ駆動ＩＣ５２のフェイル信号が正常出力であるか否かを確認し（Ｓ１２）、フェイル信号が正常出力であれば、ロードスイッチ４２を開く（Ｓ１２：ＹＥＳ、Ｓ１４）。ロードスイッチ４２を開くとトランジスタ駆動回路５０が停止する。ステップＳ１２にてフェイル信号が正常出力でない場合は、異常時モードに移行する（Ｓ１２：ＮＯ、Ｓ１３）。異常時モードは先に説明した通りである。
【００４０】
プロセッサ４７は、電力の伝送が行われている間、ロードスイッチ４２を開いた状態で、電流センサ１４、２１、電圧センサ１３、１９の計測値（電流ＩＬ、電流ＩＭ、電圧ＶＬ、電圧ＶＨ）に基づいて、電力変換器１０の高電圧系で異常が生じていないか定期的にチェックする。そのルーチンがステップＳ１５からＳ２１までの処理である。
【００４１】
プロセッサ４７は、電流センサ１４の計測値（リアクトル１５を流れる電流ＩＬ）が正常範囲内であるか否かを確認する（Ｓ１５）。正常範囲は、例えば、−０．５〜０．５［Ａ］の範囲である。電流ＩＬが正常範囲を外れていたら、プロセッサ４７は、トランジスタ駆動回路チェック処理（Ｓ１６）に移行する。図５に、トランジスタ駆動回路チェック処理のフローチャートを示す。トランジスタ駆動回路チェック処理では、プロセッサ４７は、まず、ロードスイッチ４２を閉じる（Ｓ３１）。ロードスイッチ４２を閉じると、補機バッテリ９５から第３電源回路５１に電力が供給され、トランジスタ駆動回路５０のための電力（第３電圧ＶＣＣ３）が生成される。トランジスタ駆動ＩＣ５２に第３電圧ＶＣＣ３の電力が供給され、トランジスタ駆動ＩＣ５２が自己診断を開始する。トランジスタ駆動ＩＣ５２は、異常を検知すると、ＬＯＷレベルであったフェイル端子５２ｂをＨＩＧＨに切り換える。プロセッサ４７は、フォトカプラ４６ｂを介してフェイル信号（フェイル端子５２ｂの電圧レベル）をモニタしており、フェイル信号がＨＩＧｈの場合（即ち、正常出力でない場合）、異常時モード（Ｓ３３）に移行する（Ｓ３２：ＮＯ、Ｓ３３）。フェイル信号が正常出力の場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ステップＳ１５において電流ＩＬが正常範囲外であったことは、ノイズ等が原因であると推定される。その場合、プロセッサ４７は、上位のＨＶコントローラ４へ、電力変換器１０は正常に動作していることを知らせる信号を通知する（Ｓ３４）。そして、プロセッサ４７は、ロードスイッチ４２を開いてトランジスタ駆動回路５０を停止し（Ｓ３５）、ステップＳ１７へ移行する。
【００４２】
ステップＳ１７では、プロセッサ４７は、インバータ２０の交流出力線に設けられた電流センサ２１の計測値（電流ＩＭ）が正常範囲であるか否かをチェックする。電流ＩＭが正常範囲外のときは、トランジスタ駆動回路チェック処理を実行する（Ｓ１７：ＮＯ、Ｓ１８）。トランジスタ駆動回路チェック処理は、図５を参照して説明した通りである。電流ＩＭが正常範囲であった場合、あるいは、トランジスタ駆動回路チェック処理（Ｓ１８）で異常が検知されなかった場合、次にプロセッサ４７は、電圧センサ１３、１９の計測値（電圧ＶＬ、電圧ＶＨ）を用い、それらの差が所定の正常範囲内であるか否かをチェックする（Ｓ１９）。ここでの正常範囲は、例えば、−５．０〜５．０［Ｖ］の範囲に設定されている。電圧ＶＬと電圧ＶＨの差が正常範囲を外れていた場合、ステップＳ１５、Ｓ１７の場合と同様に、トランジスタ駆動回路チェック処理へ移行する（Ｓ１９：ＮＯ、Ｓ２０）。電圧ＶＬと電圧ＶＨの差が所定の正常範囲であった場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、あるいは、トランジスタ駆動回路チェック処理（Ｓ２０）にて異常が検知されなかった場合、プロセッサ４７の処理はステップＳ２１へ移る。プロセッサ４７は、電力伝送が終了するまで、上記したステップＳ１５からＳ１９の処理、即ち、各種センサの計測値に基づくチェック処理を繰り返す（Ｓ２１：ＮＯ、Ｓ１５）。
【００４３】
プロセッサ４７は、上位のＨＶコントローラ４から電力伝送の終了を示す信号を受信すると、ステップＳ２１の判断がＹＥＳとなり、ステップＳ４１へ移行する（図６）。なお、ＨＶコントローラ４は、第１ソケット６ａと第２ソケット６ｂの双方から、プラグが差し込まれていない状態であることを示す信号を受信したときに、電力伝送が終了したことを示す信号をモータコントローラ３０（プロセッサ４７）へ送信する。
【００４４】
電力伝送が終了すると、プロセッサ４７は、最後にもう一度、ロードスイッチ４２を閉じ（図６、Ｓ４１）、トランジスタ駆動回路５０を起動して、トランジスタ駆動ＩＣ５２からのフェイル信号をチェックする（Ｓ４２）。フェイル信号が正常出力でない場合はステップＳ４３の異常時モードに移行する。フェイル信号が正常出力の場合は、ステップＳ４５にてＨＶコントローラ４へ、システムメインリレー３を開くことを許可するリレーオフ許可信号を送る（Ｓ４４）。リレーオフ許可信号を受信したＨＶコントローラ４は、システムメインリレー３を開くとともに、第１システムサブリレー５ａ、第２システムサブリレー５ｂを開く（Ｓ４５）。ＨＶコントローラ４は、最後に、イグニッションリレー９６を開く（Ｓ４６）。電力変換器１０のモータコントローラ３０を含む補機群への電力供給が停止し、車両のメインスイッチ（不図示）がオフの状態に戻る。
【００４５】
図６には、ステップＳ４１のロードスイッチ４２を閉じる処理に対応する、ロードスイッチ４２を開く処理が明示されていない。しかし、ステップＳ４６にてイグニッションリレー９６を開くと、モータコントローラ３０への給電が停止するのでロードスイッチ４２を開かずとも、トランジスタ駆動回路５０への給電が停止する。
【００４６】
以上のとおり、プロセッサ４７（モータコントローラ３０）とＨＶコントローラ４は、システムメインリレー３が閉じられて高電圧バッテリ２と車両外部の装置との間で電力が伝送されている間、ロードスイッチ４２を開いた状態でセンサ（電流センサ１４、２１、電圧センサ１３、１９）の計測値に基づいて、電力変換器１０で異常が発生しているか否かをチェックする。ロードスイッチ４２は、補機バッテリ９５と第３電源回路５１（トランジスタ駆動回路５０を動作させるための電源回路）との接続と遮断を切り換えるスイッチである。センサの計測値が正常範囲を外れている場合、ロードスイッチ４２を閉じ、トランジスタ駆動回路５０を起動し、トランジスタ駆動ＩＣ５２の自己診断機能の診断結果（フェイル信号）を確認し、トランジスタ駆動回路５０で異常が発生しているか否かを再確認する。
【００４７】
ハイブリッド車１００は、外部の装置との間で電力伝送を行っているときのモータ９１の安全対策に優れている。ここでの安全対策は、高電圧バッテリ２とモータ９１の間に接続されている電力変換器１０で異常が発生した場合であってもモータ９１に電流が流れ難くする仕組みである。その仕組みの一つは、パワートランジスタのゲートに接続している信号線（ゲート駆動信号線５９）とグランド（独立グランドＧｈ）との間に、ゲート駆動信号のＬＯＷレベルをグランド電位に対して所定の電位に保持するプルダウン抵抗５５ｄを備えることである。安全対策の別の仕組みは、ＴＴＬレベルのゲート駆動信号を出力するプロセッサ４７のゲート信号出力端子４７ａにもボディグランドＧｂとの間にプルダウン抵抗４４ｅを設けたことである。ソフトウエア上の安全対策としては、ＨＶコントローラ４とモータコントローラ３０（プロセッサ４７）は、電力伝送が行われている間、ロードスイッチ４２を開いた状態で電力変換器１０の各種センサの計測値に基づいて電力変換器１０の異常チェックを行うことである。
【００４８】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。図３−図６のフローチャートは、車両のメインスイッチがオフの状態で第１ソケット６ａ又は第２ソケット６ｂにプラグが差し込まれたときの処理である。メインスイッチがオンの状態の場合は、図３−図６のフローチャートにおいて、ステップＳ２−Ｓ６の処理、及び、ステップＳ４５を省略した処理となる。
【００４９】
モータコントローラ３０のＥＣＵ回路４０には、第１電源回路４１ａ、第２電源回路４１ｂのほかに、中間電圧を生成する別の電源回路や、レゾルバなどのセンサを作動させるための電源回路が備えられていてもよい。補機バッテリ９５とロードスイッチ４２の間に、それらの電源回路が接続されていてもよい。
【００５０】
実施例のロードスイッチ４２が請求項の「電源回路スイッチ」の一例に相当する。電源回路スイッチは、補機バッテリ９５と第３電源回路の接続と遮断を切り換えられるデバイスであれば、実施例のロードスイッチ４２の構成に限られない。
【００５１】
図３−図６の処理を実行するときのモータコントローラ３０とＨＶコントローラ４が、請求項の「コントローラ」の一例に相当する。実施例のように、請求項の「コントローラ」は、一つのプロセッサに限られず、「コントローラ」の機能は、いくつかのプロセッサが協働して実現するものであってもよい。
【００５２】
実施例の第３電源回路５１が請求項の「電源回路」の一例に相当する。実施例のプルダウン抵抗５５ｄが、請求項の「プルダウン抵抗」の一例に相当する。
【００５３】
実施例の技術は、走行用にモータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車のほか、走行用のモータを備えるがエンジンを備えない自動車に適用されてもよい。
【００５４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５５】
２：高電圧バッテリ
３：システムメインリレー
４：ＨＶコントローラ
５ａ：第１システムサブリレー
５ｂ：第２システムサブリレー
６ａ：第１ソケット
６ｂ：第２ソケット
７：ＡＣ充電器
１０：電力変換器
１１：電圧コンバータ
１２：フィルタコンデンサ
１３、１９：電圧センサ
１４、２１：電流センサ
１５：リアクトル
１６ａ、１６ｂ：パワートランジスタ
１７ａ、１７ｂ：ダイオード
２０：インバータ
３０：モータコントローラ
４０：ＥＣＵ回路
４１ａ：第１電源回路
４１ｂ：第２電源回路
４２：ロードスイッチ
４３ａ、４３ｂ：トランジスタ
４４ａ−４４ｅ：抵抗
４５：ＮＯＴ回路
４６ａ、４６ｂ：フォトカプラ
４７：プロセッサ
４７ａ：ゲート信号出力端子
５０：トランジスタ駆動回路
５１：第３電源回路
５２：トランジスタ駆動ＩＣ
５３ａ、５３ｂ：トランジスタ
５４：ロジック回路
５５ａ−５５ｄ：抵抗
５９：ゲート駆動信号線
９１：モータ
９２：エンジン
９５：補機バッテリ
９６：イグニッションリレー
１００：ハイブリッド車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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