(57)【要約】【課題】ヒューズエレメントのダメージ量を過小評価することなく、ヒューズの劣化状態を判定する。【解決手段】ＥＣＵ１００は、ヒューズエレメント１１が受けたダメージ量ｆを積算することによって算出される積算ダメージ量Ｆが許容ダメージ量を上回った場合にヒューズ１０が劣化したと判定する。ＥＣＵ１００は、複数の時間幅毎に電流の時間平均を算出することによって負荷を算出し、複数の時間幅毎に、マップＭＰを参照することによって負荷から耐久回数Ｎｋを算出する。ＥＣＵ１００は、複数の時間幅毎の耐久回数Ｎｋのうちの最小耐久回数Ｎｍｉｎの時間変化を監視し、最小耐久回数Ｎｍｉｎが極小値を取るか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、最小耐久回数が極小値を取る場合に、ヒューズエレメント１１が破断するダメージ量である破断ダメージと最小耐久回数Ｎｍｉｎの極小値に基づいてダメージ量ｆを算出する。【選択図】図５
2019197628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒューズエレメントを有するヒューズの劣化状態を判定する、ヒューズの劣化判定装置であって、
前記ヒューズエレメントを流れる電流および通電時間に基づいて算出される前記ヒューズエレメントへの負荷と、前記ヒューズエレメントの耐久回数との間の相関関係を記憶するメモリと、
前記ヒューズの劣化状態を判定する判定装置とを備え、
前記判定装置は、
複数の時間幅毎に前記電流の時間平均を算出することによって前記複数の時間幅毎の前記負荷を算出し、前記複数の時間幅毎に、前記相関関係を参照することによって前記負荷から前記耐久回数を算出し、
前記複数の時間幅毎の前記耐久回数のうちの最小耐久回数の時間変化を監視して前記最小耐久回数が極小値を取るか否かを判定し、前記最小耐久回数が極小値を取る場合に、前記ヒューズエレメントが破断するダメージ量である破断ダメージ量と前記最小耐久回数の極小値とに基づいて前記ヒューズエレメントが受けたダメージ量を算出し、
算出された前記ダメージ量が積算された積算ダメージ量が許容ダメージ量を上回った場合に前記ヒューズが劣化したと判定する、ヒューズの劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ヒューズの劣化判定装置に関し、より特定的には、ヒューズエレメントが受けたダメージ量からヒューズの劣化状態を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機器の電源回路などでは、過電流から電気機器を保護するためにヒューズが設けられている。ヒューズには、過電流が流れたときに規定時間内に破断することで過電流を確実に遮断することが求められる。
【０００３】
電流がヒューズを流れると、ヒューズの導体部分（ヒューズエレメント）の抵抗によりジュール熱が発生する。電気機器の使用と停止とが繰り返されると（たとえば蓄電装置の充放電が繰り返されると）、ジュール熱の発生による熱膨張と放熱（冷却）による熱収縮とが繰り返されることとなり、ヒューズエレメントの金属疲労が起こり得る。ヒューズエレメントの金属疲労が蓄積すると、最終的にはヒューズエレメントが破断に至り、電気機器が使用できなくなる可能性がある。したがって、ヒューズエレメントが破断する前にヒューズの劣化状態を判定することが望ましい。そうすることで、たとえば、ヒューズのさらなる劣化を抑制するための制御（あるいはヒューズの交換など）を行なうことが可能になるためである。
【０００４】
たとえば特開２０１４−１８７８０７号公報（特許文献１）に開示された蓄電システムでは、蓄電装置に含まれる複数の蓄電素子の各々に直列にヒューズが接続されている。この蓄電システムのコントローラは、各蓄電素子に流れる電流を算出し、算出された電流に応じてヒューズエレメントが受けたダメージ量を算出する。そして、コントローラは、ダメージ量が閾値よりも大きくなると、蓄電装置の充放電（充電および放電のうちの少なくとも一方）を制限する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１８７８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された蓄電システムのコントローラは、下記式（Ａ）に従ってヒューズエレメントのダメージ量ＦＤを算出する（たとえば特許文献１の段落［０１０３］〜［０１０６］参照）。
ＦＤ（ｔ＋ｄｔ）＝ＦＤ（ｔ）＋Ｆ（Ｉ）                                …（Ａ）
【０００７】
上記式（Ａ）では、前回までのダメージ量ＦＤ（ｔ）に、時間ｄｔの間に発生したダメージ量Ｆ（Ｉ）を加算することによって、今回のダメージ量ＦＤ（ｔ＋ｄｔ）が算出されている。時間ｄｔの間に発生するダメージ量Ｆ（Ｉ）は、時間ｄｔの間にヒューズに流れる電流Ｉに応じて算出される。
【０００８】
時間ｄｔの間に発生するダメージ量Ｆ（Ｉ）に関し、電流Ｉは時間ｄｔの間にも変動し得る。そのため、時間ｄｔの間の電流Ｉの算出手法が複数存在し得る。一例として、時間ｄｔの間の最大電流を電流Ｉとしてダメージ量Ｆ（Ｉ）を算出する場合には、時間ｄｔの定め方に応じて最大電流が変わるため、ダメージ量Ｆ（Ｉ）としても異なる値が算出されることとなる。したがって、時間ｄｔの定め方によっては、ヒューズエレメントの実際のダメージ量を正確に算出することができない可能性がある。特に、実際のダメージ量よりも低くダメージ量を算出してしまうと（つまり、ダメージ量を過小評価してしまうと）、予想よりも早くヒューズが破断してしまい、ヒューズが設けられた電気機器が使用できなくなる可能性がある。したがって、ヒューズエレメントのダメージ量を過小評価することなく、ヒューズの劣化状態を判定することが望ましい。
【０００９】
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ヒューズエレメントのダメージ量を過小評価することなく、ヒューズの劣化状態を判定することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示のある局面に従うヒューズ劣化判定装置は、ヒューズエレメントを有するヒューズの劣化状態を判定する。ヒューズの劣化判定装置は、メモリと、判定装置とを備える。メモリは、ヒューズエレメントを流れる電流および通電時間に基づいて算出されるヒューズエレメントへの負荷と、ヒューズエレメントの耐久回数との間の相関関係を記憶する。判定装置は、複数の時間幅毎に電流の時間平均を算出することによって複数の時間幅毎の負荷を算出し、複数の時間幅毎に、上記相関関係を参照することによって負荷から耐久回数を算出する。判定装置は、複数の時間幅毎の耐久回数のうちの最小耐久回数の時間変化を監視して最小耐久回数が極小値を取るか否かを判定し、最小耐久回数が極小値を取る場合に、ヒューズエレメントが破断するダメージ量である破断ダメージ量と最小耐久回数の極小値とに基づいてヒューズエレメントが受けたダメージ量を算出する。判定装置は、算出されたダメージ量が積算された積算ダメージ量が許容ダメージ量を上回った場合にヒューズが劣化したと判定する。
【００１１】
上記構成によれば、複数の時間幅毎の負荷から複数の時間幅毎の耐久回数が算出され、複数の時間幅毎の耐久回数のうちの最小耐久回数の時間変化が監視される。複数の時間幅毎の耐久回数のうちの最小耐久回数を採用することは、ヒューズエレメントが最も厳しい温度条件下で使用された場合の耐久回数を採用することを意味する。さらに、上記構成によれば、最小耐久回数が極小値を取る場合にダメージ量が算出される。最小耐久回数が極小値を取ることは、ヒューズエレメントの温度が上昇後に低下に転じ、極大値を取ったことを意味する（詳細は後述）。したがって、そのような場合の最小耐久回数からダメージ量を算出することで、安全を見てヒューズエレメントへの熱的ダメージを見積もることができる。よって、ヒューズのダメージ量を過小評価することなく、ヒューズの劣化状態を判定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によれば、ヒューズエレメントのダメージ量を過小評価することなく、ヒューズの劣化状態を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態におけるヒューズの劣化判定システムの全体構成を概略的に示す図である。
【図２】最大電流の算出手法を説明するための図である。
【図３】ヒューズの耐久回数特性の一例を示す図である。
【図４】負荷−耐久回数グラフの一例を示す図である。
【図５】本実施の形態におけるヒューズの劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図６】図５のＳ７，Ｓ９における条件判定処理（処理Ａ〜Ｄ）を説明するための図である。
【図７】耐久回数からのダメージ量の算出手法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１５】
以下では、本実施の形態に係るヒューズの劣化判定システムが電動車両に搭載された構成を例に説明する。しかし、劣化判定システムの用途は特に限定されるものではなく、たとえば定置用であってもよい。
【００１６】
［実施の形態］
＜劣化判定システムの全体構成＞
図１は、本実施の形態におけるヒューズの劣化判定システムの全体構成を概略的に示す図である。図１を参照して、劣化判定システム１は電動車両に搭載される。図１には電動車両が電気自動車である例が示されているが、電動車両は、ハイブリッド車や燃料電池車などの他の車両であってもよい。
【００１７】
劣化判定システム１は、ヒューズ１０と、電流センサ２０と、バッテリ３０と、ＰＣＵ（Power  Control  Unit）４０と、モータジェネレータ５０と、車速センサ６０、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１００とを備える。
【００１８】
ヒューズ１０は、バッテリ３０とＰＣＵ４０との間に直列に接続されている。このため、バッテリ３０からＰＣＵ４０に電力供給が行なわれたりＰＣＵ４０からバッテリ３０に電力供給が行なわれたりする際に、電流がヒューズ１０を流れる。
【００１９】
ヒューズ１０は、ヒューズエレメント１１を含む。ヒューズエレメント１１は、電流が流れる線状の導体であり、その両端がヒューズ１０の基部に固定されている。電流がヒューズエレメント１１を流れると、ヒューズエレメント１１の電気抵抗によりジュール熱が発生する。ヒューズ１０には定格電流が定められており、定格電流以上の電流がヒューズエレメント１１を流れると、ヒューズエレメント１１がジュール熱により溶断する。これにより、バッテリ３０およびＰＣＵ４０に定格電流以上の電流が流れることが防止されるので、バッテリ３０およびＰＣＵ４０を過電流から保護することができる。
【００２０】
電流センサ２０は、ヒューズ１０と同様に、バッテリ３０とＰＣＵ４０との間に直列に接続されている。電流センサ２０は、ヒューズ１０を流れる電流を検出し、その検出結果をＥＣＵ１００に出力する。
【００２１】
バッテリ３０は、複数の二次電池（リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池など）を含んで構成された組電池である。ただし、バッテリ３０に代えて電気二重層キャパシタなどのキャパシタを設けてもよい。
【００２２】
ＰＣＵ４０は、たとえばコンバータおよびインバータ（図示せず）を含んで構成されている。ＰＣＵ４０は、バッテリ３０に蓄えられた直流電力を昇圧し、昇圧された電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ５０に供給する。また、ＰＣＵ４０は、モータジェネレータ５０で発電された交流電力を直流電力に変換して、バッテリ３０に供給する。
【００２３】
モータジェネレータ５０は、たとえば三相交流永久磁石型モータである。モータジェネレータ５０は、バッテリ３０からの供給電力を用いて駆動軸（図示せず）を回転させる。また、モータジェネレータ５０は、回生制動によって発電することも可能である。
【００２４】
車速センサ６０は、劣化判定システム１が搭載された電動車両の速度を検出し、その検出結果をＥＣＵ１００に出力する。ＥＣＵ１００は、車速センサ６０の検出値（たとえば車軸の回転速度）に基づいて車速を算出する。なお、車速センサ６０は、車軸の回転速度から車速を算出し、算出された車速をＥＣＵ１００に出力してもよい。
【００２５】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）（図示せず）と、メモリ１１０と、入出力ポート（図示せず）とを含んで構成されるマイクロプロセッサである。ＥＣＵ１００は、各センサから受ける信号、ならびに、メモリ１１０に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、劣化判定システム１および電動車両が所望の状態となるように各機器を制御する。なお、ＥＣＵ１００は、本開示に係る「判定装置」に相当する。
【００２６】
＜ＥＣＵの機能ブロック＞
たとえば特許文献１に開示されているように、所定期間の間に発生したヒューズエレメント１１のダメージ量を算出し、算出されたダメージ量を過去のダメージ量の積算値（積算ダメージ量）に加算することによって、現時点での積算ダメージ量を算出することも考えられる。ダメージ量は、その期間中にヒューズエレメント１１を流れた電流に応じて算出されるが、当該電流は時間的に変動し得る。そのため、「所定期間」の定め方によっては、ヒューズエレメント１１の実際のダメージ量を正確に算出することができず、ヒューズ１０の劣化状態の判定精度が低下する可能性がある。特に、ヒューズエレメント１１のダメージ量を実際のダメージ量よりも低く算出してしまうと（ダメージ量を過小評価してしまうと）、予想よりも早くヒューズ１０が破断し、電動車両が走行不能に至る可能性がある。
【００２７】
そこで、本実施の形態におけるＥＣＵ１００は、ヒューズエレメント１１のダメージ量を過小評価することなく、ヒューズ１０の劣化状態を判定するためのヒューズ１０の「劣化判定処理」を実行する。より詳細には、ＥＣＵ１００は、ヒューズ１０の劣化判定処理を実行するための機能ブロックとして、平均電流算出部１０１と、最大電流算出部１０２と、耐久回数算出部１０３と、ダメージ量算出部１０４と、積算ダメージ量算出部１０５と、許容ダメージ量設定部１０６と、劣化判定部１０７と、制御部１０８とを含む。
【００２８】
平均電流算出部１０１は、電流センサ２０による検出結果（ヒューズ１０を流れる電流の検出値）を受け、所定の時間幅毎に平均電流を算出する。本実施の形態においては、１秒、３秒、５秒、１０秒、２０秒、３０秒、４０秒、５０秒、７５秒および１００秒の１０通りの時間幅が採用される。以下では、１０通りの時間幅を区別するのにｋを用いる（ｋ＝１，３，５，…，１００）。
【００２９】
また、本実施の形態では、平均電流の算出処理の一態様として、なまし処理が行なわれる。具体的には、なまし処理では、１０通りの時間幅毎になまし電流が繰り返し算出される。ｉを自然数として、今回（ｉ回目）のなまし電流Ｉｋ（ｉ）は、下記式（１）に従って算出される。
【００３０】
【数１】
2019197628.tif 000003
【００３１】
式（１）においては、前回のなまし電流をＩｋ（ｉ−１）で表し、電流センサ２０により検出された電流をＩで表している。また、なまし電流の演算周期の逆数をｓで表している。具体例として、演算周期が１００ミリ秒である場合、ｓ＝１０である。αは、予め定められた係数（なまし応答係数）である。平均電流算出部１０１により算出されたなまし電流Ｉｋ（ｉ）は、最大電流算出部１０２に出力される。
【００３２】
上記式（１）を用いることにより、ＥＣＵ１００の演算負荷（処理するデータ量）を削減することができる。しかし、平均電流として、一般的な電流の時間平均（所定の周期毎の電流値の相加平均）を用いてもよい。
【００３３】
最大電流算出部１０２は、平均電流算出部１０１により算出されたなまし電流Ｉｋから最大電流Ｉｋｍａｘを算出する。詳細には、なまし処理を実施する度にカウント値がインクリメントされ、最大電流算出部１０２は、カウント値が規定値に達する度に、カウント値が初期値から規定値に達するまでの間のなまし電流Ｉｋの最大値を最大電流Ｉｋｍａｘとして算出する。なお、カウント値は、規定値に達すると、リセットされて初期値に戻される。
【００３４】
図２は、最大電流Ｉｋｍａｘの算出手法を説明するための図である。図２では、横軸がカウント値を表し、縦軸は電流を表している。図２（Ａ）には、実際の電流の時間変化が示されている。図２（Ｂ）には、そのときの１０通りの時間幅毎のなまし電流Ｉｋの時間変化と、各なまし電流Ｉｋについての最大電流Ｉｋｍａｘとが示されている。図２に示されるように、１０通りのなまし電流Ｉｋ毎に、カウント値が規定値（この例では５）に達するまでの間のなまし電流Ｉｋの最大値が最大電流Ｉｋｍａｘとして算出される。算出された最大電流Ｉｋｍａｘは耐久回数算出部１０３に出力される。
【００３５】
図１に戻り、耐久回数算出部１０３は、メモリ１１０に格納されたマップＭＰ（図３参照）を参照することによって、１０通りの時間幅毎に、最大電流Ｉｋｍａｘに応じた負荷からヒューズ１０の耐久回数Ｎｋを算出する。耐久回数Ｎｋとは、ヒューズエレメント１１が電流の流通と停止との繰り返し（熱膨張と熱収縮との繰り返し）に何回耐え得るかを示す回数（サイクル数）である。たとえば、耐久回数が１万回の場合、電流の流通と停止との繰り返し数が１万回を超えると、ヒューズエレメント１１が破断する可能性がある。なお、以下では記載の簡略化のため、厳密にはヒューズエレメント１１であってもヒューズ１０と記載する場合がある。
【００３６】
図３は、ヒューズ１０の耐久回数特性の一例を示す図である。図３において、横軸は、電流がヒューズ１０を流れた時間である通電時間を対数目盛で表す。縦軸は、ヒューズ１０にかかる負荷を対数目盛で表す。負荷は、ヒューズ１０に流れる電流をＩとし、通電時間をｔとしたときに、Ｉ２ｔ［単位：Ａ２・ｓ］で与えられる。図３には、ヒューズ１０の通電条件（通電時間と負荷との組合せ）に対するヒューズ１０の耐久回数が示されている。
【００３７】
図３には複数（７つ）のカーブが示されている。各カーブは、ヒューズ１０の耐久回数が同じ値を取る通電条件をプロットし、プロット間を補完することによって作成されたものである。図中１番上の耐久回数カーブは、耐久回数が１００（＝１）回となる通電条件を示す。上から２番目の耐久回数カーブは、耐久回数が１０回となる通電条件を示す。上から３番目の耐久回数カーブは、耐久回数が１０２（＝１００）回となる通電条件を示す。上から４番目以下の４つのカーブについても同様である。図３には、耐久回数が１００〜１０６回の耐久回数カーブが示されているが、１０７回以上の耐久回数カーブが含まれていてもよい。
【００３８】
図３より、通電時間が同じであれば、負荷が大きい方がヒューズ１０の耐久回数が少なくなることが理解される。また、負荷が同じであれば、通電時間が短い方がヒューズ１０の耐久回数が少なくなることが理解される。
【００３９】
図３に例示したヒューズ１０の耐久回数特性から、前述した１０通りの時間幅（＝通電時間と読み替え可能である）における耐久回数と負荷との関係を示す「負荷−耐久回数グラフ」を得ることができる。具体的に説明すると、たとえば、図３において時間幅が１秒である垂直方向の直線（図示せず）と、１０６回の耐久回数カーブとの交点として、負荷が読み取れられる。また、上記直線と１０５回の耐久回数カーブとの交点としての負荷が読み取られる。同様に、上記直線と、１００〜１０４回の耐久回数カーブの交点からも負荷が読み取られる。このようにすることで、時間幅が１秒である場合の負荷と耐久回数との関係が求められる。詳細な説明は繰り返さないが、残りの時間幅（３秒、５秒、１０秒、２０秒、３０秒、４０秒、５０秒、７５秒および１００秒の９通りの時間幅）についても同様に、各時間幅における負荷と耐久回数との関係を求めることができる。
【００４０】
図４は、負荷−耐久回数グラフの一例を示す図である。図４では、横軸に耐久回数が対数目盛で表され、縦軸に負荷が対数目盛で表されている。図３で説明したように時間幅毎に負荷と耐久回数との組合せをプロットしていき、プロット間を補完することによって、図４に示すような負荷−耐久回数グラフが時間幅毎に作成される。なお、負荷（Ｉ２ｔ）と耐久回数Ｎとの間の関係は、図４上において線形近似が可能であり、係数ｐおよび指数ｑを用いて下記式（２）のように表すことができる。
Ｎ＝ｐ×（Ｉ２ｔ）−ｑ                                        …（２）
【００４１】
ＥＣＵ１００のメモリ１１０には、図４に示す負荷−耐久回数グラフがマップＭＰ（あるいは上記（２）式のような関係式であってもよい）として格納されている。したがって、耐久回数算出部１０３（図１参照）は、マップＭＰを参照することによって、１０通りの時間幅毎に、最大電流Ｉｋｍａｘに相当する負荷からヒューズ１０の耐久回数Ｎｋを算出することが可能である。詳細は後述するが、耐久回数算出部１０３は、時間幅毎の耐久回数Ｎｋに基づいて最小耐久回数Ｎｍｉｎを算出する。算出された最小耐久回数Ｎｍｉｎは、ダメージ量算出部１０４に出力される。なお、マップＭＰ（または式（２））は、本開示に係る「相関関係」に相当する。
【００４２】
図１を再び参照して、ダメージ量算出部１０４は、最小耐久回数Ｎｍｉｎ（より詳細には後述する判定耐久回数Ｎｄ）に基づいて、ヒューズエレメント１１のダメージ量ｆを算出する。より詳細には、予め定義された破断ダメージ量（ヒューズエレメント１１が破断するダメージ量）を最小耐久回数Ｎｍｉｎで除算した値がダメージ量ｆとして算出される。算出されたダメージ量ｆは、積算ダメージ量算出部１０５に出力される。
【００４３】
積算ダメージ量算出部１０５は、ダメージ量算出部１０４により算出されたダメージ量ｆを過去からの積算ダメージ量にさらに加算することによって、現時点でのヒューズ１０の積算ダメージ量Ｆを算出する（下記式（３）参照）。算出された積算ダメージ量Ｆは、劣化判定部１０７に出力される。
Ｆ＝Σｆ                                                    …（３）
【００４４】
許容ダメージ量設定部１０６は、ヒューズ１０が劣化したと判定するための許容ダメージ量（積算ダメージ量の閾値）Ｆｔｈを設定する。本実施の形態では、許容ダメージ量設定部１０６は、車速センサ６０の検出値に基づいて算出される電動車両の走行距離に応じて許容ダメージ量Ｆｔｈを設定する。たとえば、許容ダメージ量設定部１０６は、電動車両の走行距離が長くなるほど許容ダメージ量Ｆｔｈを高く設定する。設定された許容ダメージ量Ｆｔｈは、劣化判定部１０７に出力される。
【００４５】
劣化判定部１０７は、積算ダメージ量算出部１０５により算出された積算ダメージ量Ｆと、許容ダメージ量設定部１０６により設定された許容ダメージ量Ｆｔｈとを比較する。そして、劣化判定部１０７は、現時点での積算ダメージ量Ｆが許容ダメージ量Ｆｔｈ以上である場合には、ヒューズ１０が劣化していると判定する。一方、劣化判定部１０７は、現時点での積算ダメージ量Ｆが許容ダメージ量Ｆｔｈ未満である場合には、ヒューズ１０は劣化していないと判定する。劣化判定部１０７による判定結果は、制御部１０８に出力される。
【００４６】
制御部１０８は、劣化判定部１０７による判定結果に応じて、ヒューズ１０を流れる電流を制御する。より具体的には、制御部１０８は、ヒューズ１０が劣化していると判定された場合に、ヒューズ１０が劣化していないと判定された場合と比べて、ヒューズ１０を流れる電流の最大値を制限する（最大値を低く設定する）。ヒューズエレメント１１の熱膨張によりヒューズエレメント１１に塑性変形域に至る歪みが生じると、ヒューズエレメント１１の金属疲労が生じる。そのため、制御部１０８は、ヒューズエレメント１１の金属疲労がほとんど生じない弾性変形領域内にヒューズエレメント１１の歪み量が納まるように、ヒューズ１０を流れる電流の最大値を設定する。この最大値は、ヒューズエレメント１１の仕様または事前実験などにより適宜定めることができる。
【００４７】
＜劣化判定フロー＞
続いて、ヒューズ１０の劣化判定処理の一連の処理の流れをフローチャートに従って詳細に説明することによって、ヒューズ１０の耐久回数Ｎｋおよびダメージ量の算出手法について説明する。
【００４８】
図５は、本実施の形態におけるヒューズ１０の劣化判定処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、たとえば所定の演算周期（たとえば１００ミリ秒）が経過する度にメインルーチン（図示せず）から呼び出され、ＥＣＵ１００により繰り返し実行される。このフローチャートに含まれる各ステップ（以下「Ｓ」と略す）は、基本的にはＥＣＵ１００によるソフトウェア処理によって実現されるが、ＥＣＵ１００内に作製された専用のハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。
【００４９】
図１および図５を参照して、Ｓ１〜Ｓ４の処理は、カウント値が規定値に達するまでの間、繰り返し実行される。詳細には、Ｓ１において、ＥＣＵ１００は、前述の１０通りの時間幅毎になまし電流Ｉｋを算出する（上記式（１）参照）。この算出手法については既に詳細に説明したため、ここでは説明は繰り返さない。
【００５０】
Ｓ２において、ＥＣＵ１００は、時間幅毎に、カウント値が規定値に達するまでの間の最大電流Ｉｋｍａｘを算出する。これにより、図２にて説明したように１０通りの最大電流Ｉｋｍａｘ（ｋ＝１，３，５，…，１００）が算出される。
【００５１】
Ｓ３において、ＥＣＵ１００は、カウント値が規定値に達したか否かを判定する。カウント値が規定値に達していない場合（Ｓ３においてＮＯ）には、カウント値がインクリメントされ（Ｓ４）、処理がＳ１に戻される。カウント値が規定値に達すると（Ｓ３においてＹＥＳ）、処理がＳ５に進められる。なお、カウント値が規定値に達した場合には、カウント値は初期値にリセットされる。
【００５２】
Ｓ５以降の処理は、ｉ回目（ｉは自然数）の演算時に行なわれるものであるとする。Ｓ５において、ＥＣＵ１００は、１０通りの時間幅毎に、最大電流Ｉｋｍａｘ（ｉ）に相当する負荷を算出する。具体的には、ＥＣＵ１００は、時間幅毎に、最大電流Ｉｋｍａｘ（ｉ）の２乗に時間幅（＝通電時間）を乗算することによって負荷を算出する。そして、ＥＣＵ１００は、図４に示したマップＭＰを参照し、負荷に対応する耐久回数Ｎｋ（ｉ）を時間幅毎に算出する。この結果として、１０通りの耐久回数Ｎ１（ｉ）〜Ｎ１００（ｉ）が算出される。
【００５３】
Ｓ６において、ＥＣＵ１００は、下記式（４）に示すように、Ｓ５にて算出された１０通りの耐久回数Ｎ１（ｉ）〜Ｎ１００（ｉ）のうちの最も小さな値を今回（ｉ回目）の演算時の最小耐久回数Ｎｍｉｎ（ｉ）として設定する。
Ｎｍｉｎ（ｉ）＝ｍｉｎ｛Ｎ１（ｉ），Ｎ２（ｉ），…，Ｎ１００（ｉ）｝  …（４）
【００５４】
Ｓ７において、ＥＣＵ１００は、Ｓ６にて設定された今回演算時の最小耐久回数Ｎｍｉｎ（ｉ）が判定耐久回数Ｎｄ未満であるか否かを判定する。判定耐久回数Ｎｄの初期値は、メモリ１１０に事前に格納されており、図５に示すフローチャートが実行されることにより適宜更新されていく。更新途中の判定耐久回数Ｎｄは、メモリ１１０に一時的に格納される。
【００５５】
今回演算時の最小耐久回数Ｎｍｉｎ（ｉ）が判定耐久回数Ｎｄ未満である場合（Ｓ７においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、今回演算時の最小耐久回数Ｎ（ｉ）により判定耐久回数Ｎｄを更新する（Ｓ８）。つまり、ＥＣＵ１００は、今回演算時の最小耐久回数Ｎｍｉｎ（ｉ）を判定耐久回数Ｎｄとしてメモリ１１０に格納する。
【００５６】
一方、今回演算時の最小耐久回数Ｎｍｉｎ（ｉ）が判定耐久回数Ｎｄ以上である場合（Ｓ７においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をＳ９に進め、前回（（ｉ−１）回目）の演算時にＳ８の処理が実行され、判定耐久回数Ｎｄが更新されたか否かを判定する。前回演算時に判定耐久回数Ｎｄが更新されていれば（Ｓ９においてＹＥＳ）、処理がＳ１０に進められる。これに対し、前回演算時に判定耐久回数Ｎｄが更新されていなければ（Ｓ９においてＮＯ）、処理がリターンへと戻される。
【００５７】
Ｓ７およびＳ９における条件判定処理の内容について詳細に説明する。以下では記載の簡略化のため、Ｓ７におけるＮＯ判定処理を「処理Ａ」とも記載し、Ｓ７におけるＹＥＳ判定される処理を「処理Ｂ」とも記載し、Ｓ９におけるＮＯ判定処理を「処理Ｃ」とも記載し、Ｓ９におけるＹＥＳ判定される処理を「処理Ｄ」とも記載する。
【００５８】
図６は、図５のＳ７，Ｓ９における条件判定処理（処理Ａ〜Ｄ）を説明するための図である。図６（Ａ）に示すように、処理Ａとは、前回演算時と今回演算時との比較において、最小耐久回数Ｎｍｉｎが増加した場合の処理である。処理Ｂとは、前回演算時と今回演算時との比較において、最小耐久回数Ｎｍｉｎが減少した場合の処理である（図６（Ｂ）参照）。最小耐久回数Ｎｍｉｎが減少した場合、Ｓ８の処理により判定耐久回数Ｎｄが更新される（処理Ｂ）。一方、最小耐久回数Ｎｍｉｎが増加した場合には、判定耐久回数Ｎｄは更新されず、その後に処理Ｃまたは処理Ｄが行なわれる（処理Ａ）。
【００５９】
図６（Ｃ）に示すように、処理Ｃとは、前回演算時と今回演算時との比較において最小耐久回数Ｎｍｉｎが増加しており（処理Ａ）、かつ、前々回（（ｉ−２）回目）演算時と前回（（ｉ−１）回目）演算時との比較においても最小耐久回数Ｎｍｉｎが増加していた場合、すなわち、前々回、前回、今回演算時と続けて最小耐久回数Ｎｍｉｎと単調に増加していた場合の処理である。このような場合には、処理がリターンへと戻される。
【００６０】
これに対し、図６（Ｄ）を参照して、処理Ｄとは、前回演算時と今回演算時との比較においては最小耐久回数Ｎｍｉｎが増加しているものの（処理Ａ）、前々回演算時と前回演算時との比較においては最小耐久回数Ｎｍｉｎが減少していた場合の処理である。言い換えると、前回演算時に最小耐久回数Ｎｍｉｎが極小値を取ったと今回演算時に判明した場合に処理Ｄが行なわれる。この場合には、処理がＳ１０に進められ、最小耐久回数Ｎｍｉｎが極小値（＝判定耐久回数Ｎｄ）からダメージ量ｆが算出される（図５参照）。
【００６１】
図７は、最小耐久回数Ｎｍｉｎからのダメージ量ｆの算出手法を説明するための図である。図７（Ａ）〜図７（Ｃ）において、横軸は演算回数（経過時間と読み替えてもよい）を示す。
【００６２】
図７（Ａ）には、１０通りの時間幅の各々について算出された耐久回数Ｎｋ（ｉ）（ｋ＝１，３，５，…，１００）の推移（時間変化）が示されている。ただし、図７（Ａ）では、図面が煩雑になるのを防ぐため、どのカーブがどの時間幅に対応するのかは特に示されていない。
【００６３】
式（４）にて説明したように、耐久回数Ｎｋ（ｉ）のうちの最小値が耐久回数Ｎ（ｉ）として設定される。図７（Ｂ）には、図７（Ａ）に示したように推移する耐久回数Ｎｋ（ｉ）から設定される最小耐久回数Ｎｍｉｎ（ｉ）の推移が示されている。さらに、図７（Ｂ）には、このような最小耐久回数Ｎｍｉｎ（ｉ）の推移に応じて、図６での説明に従い、各演算時にどの条件判定処理（処理Ａ〜Ｄのうちのいずれかの処理）が実行されるかも併せて示されている。
【００６４】
図７（Ｃ）には、図７（Ｂ）に示す最小耐久回数Ｎｍｉｎ（ｉ）から算出される判定耐久回数Ｎｄの推移が示されている。
【００６５】
図７（Ａ）〜図７（Ｃ）を参照して、この例では、４回目の演算時の最小耐久回数Ｎｍｉｎ（４）が極小値であったことが５回目の演算時に判明する。このような場合、４回目の演算時に処理Ｂが実行され、最小耐久回数Ｎｍｉｎ（４）が判定耐久回数Ｎｄとして設定される（図５のＳ８参照）。そして、５回目の演算時に処理Ｄが実行され、４回目の演算時に設定された判定耐久回数Ｎｄからダメージ量ｆが算出される（図５のＳ１０参照）。
【００６６】
このように、極小値となる最小耐久回数Ｎｍｉｎ（ｉ）を判定耐久回数Ｎｄに設定してダメージ量ｆを算出するのは以下の理由による。すなわち、最小耐久回数Ｎｍｉｎ（ｉ）が減少するのは、ヒューズエレメント１１の温度が上昇しているためである。一方、最小耐久回数Ｎｍｉｎ（ｉ）が増加するのは、ヒューズエレメント１１の温度が低下しているためである。したがって、最小耐久回数Ｎｍｉｎ（ｉ）が極小値を取るということは、ヒューズエレメント１１の温度が一旦上昇した後に低下に転じ、極大値を取ったことを意味する。このようにヒューズエレメント１１の温度が極大値を取るときに、ヒューズエレメント１１への熱的ダメージ（ヒューズエレメント１１の金属疲労）が最も大きくなる。よって、最小耐久回数Ｎｍｉｎ（ｉ）が極小値を取る度に（ヒューズエレメント１１の温度が極大値を取る度に）ダメージ量ｆを算出することにより、安全を見て、ヒューズエレメント１１への熱的ダメージをより厳しく見積もることができる。つまり、ヒューズエレメント１１のダメージ量の過小評価を避けることが可能になる。
【００６７】
図５を再び参照して、Ｓ１１において、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０にて算出されたダメージ量ｆをそれまでの（前回演算時までの）積算ダメージ量Ｆに加算することによって、今回演算時までの積算ダメージ量Ｆを算出する（式（３）参照）。
【００６８】
Ｓ１２において、ＥＣＵ１００は、ヒューズ１０が劣化しているか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、積算ダメージ量Ｆが許容ダメージ量Ｆｔｈ以上であるか否かを判定する。積算ダメージ量Ｆが許容ダメージ量Ｆｔｈ以上である場合（Ｓ１２においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、積算ダメージ量Ｆが許容ダメージ量Ｆｔｈ未満である場合と比べて、ヒューズ１０を流れる電流を制限（抑制）する。たとえば、ヒューズエレメント１１の金属疲労がほとんど生じない弾性変形領域内にヒューズエレメント１１の歪み量が納まるように、ヒューズ１０を流れる電流の最大値が制限される。電流の制御は、ＰＣＵ４０内のコンバータおよびインバータ（図示せず）等の動作条件を変更することによって実現される。
【００６９】
ＥＣＵ１００は、Ｓ１３の処理に代えて、あるいは加えて、たとえば、ヒューズ１０の劣化状態をユーザに通知してもよい。一例として、ＥＣＵ１００は、電動車両に設けられたインジケータ（図示せず）を点灯させることによって、ヒューズ１０が劣化した旨をユーザに通知する。通知を受けたユーザは、たとえば電動車両をディーラに持ち込み、ヒューズ１０の交換を依頼することができる。これにより、ヒューズエレメント１１の不意の破断を防止することが可能になる。
【００７０】
以上のように、本実施の形態においては、１０通りの時間幅毎に算出された負荷から１０通りの時間幅毎の耐久回数Ｎｋが算出される。時間幅の長短により耐久回数Ｎｋの値は異なり得るが、１０通りの耐久回数Ｎｋのうちの最小値である最小耐久回数Ｎｍｉｎ（式（４）参照）の時間変化が監視される。耐久回数Ｎｋのうちの最小値を最小耐久回数Ｎｍｉｎとすることは、ヒューズエレメント１１が最も厳しい温度条件下で使用された場合の耐久回数を採用することを意味する。したがって、ヒューズエレメント１１への熱的ダメージを安全な方向に見積もることができる。
【００７１】
さらに、本実施の形態では、図６（Ｄ）にて説明したように、最小耐久回数Ｎｍｉｎの極小値に基づいてダメージ量ｆが算出される。最小耐久回数Ｎｍｉｎが極小値を取ることは、ヒューズエレメント１１の温度が極大値を取ったことを意味する。したがって、そのような場合の最小耐久回数Ｎｍｉｎ（＝判定耐久回数Ｎｄ）からダメージ量ｆを算出することで、ヒューズエレメント１１への熱的ダメージを一層安全な方向に見積もることができる。このように、本実施の形態によれば、ヒューズ１０のダメージ量ｆの過小評価を避け、ヒューズ１０の劣化状態を安全側に判定することができる。
【００７２】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７３】
１  劣化判定システム、１０  ヒューズ、１１  ヒューズエレメント、２０  電流センサ、３０  バッテリ、４０  ＰＣＵ、５０  モータジェネレータ、６０  車速センサ、１００  ＥＣＵ、１０１  平均電流算出部、１０２  最大電流算出部、１０３  耐久回数算出部、１０４  ダメージ量算出部、１０５  積算ダメージ量算出部、１０６  許容ダメージ量設定部、１０７  劣化判定部、１０８  制御部、１１０  メモリ。
【図１】
2019197628.tif 000004
【図２】
2019197628.tif 000005
【図３】
2019197628.tif 000006
【図４】
2019197628.tif 000007
【図５】
2019197628.tif 000008
【図６】
2019197628.tif 000009
【図７】
2019197628.tif 000010