(57)【要約】【課題】指令に応答して動作を停止する直流変換装置について、当該指令の伝送状態を診断する技術を提供する。【解決手段】時刻Ｔ１において、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮが強制的にオン状態に設定される。所定期間経過した時刻Ｔ２において、一定値のデューティー比を有するスイッチング指令ＰＷＭ２が出力される。すなわち、時刻Ｔ２以降において、相反状態が形成される。シャットダウン指令ＳＤＯＷＮの伝送が正常であれば、トランジスタＱ２はオフ状態に維持されるため、主線電圧ＶＰＮは電池電圧Ｖｂと略一致したまま維持される。シャットダウン指令ＳＤＯＷＮの伝送が異常であれば、トランジスタＱ２はスイッチング指令ＰＷＭ２に応じてスイッチング動作を行なうため、主線電圧ＶＰＮは上昇を開始する。【選択図】図５
2008109724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの供給電力を所定電圧の直流電力に変換して出力する直流変換装置と、
前記直流変換装置の制御指令を生成する制御装置と、
前記制御装置と前記直流変換装置との間に設けられ、少なくとも前記制御装置により発生された前記制御指令を前記直流変換装置に伝送するように構成された伝送手段と、
前記直流変換装置の出力電圧を検出するための検出手段とを備え、
前記制御装置は、
通信試験時に、前記制御指令として、前記直流変換装置の動作停止を指示する第１の指令を発生するとともに、前記第１の指令の有効時には実現し得ない第２の指令を前記第１の指令が解除される前に発生する通信試験手段と、
前記通信試験時に、前記検出手段の検出結果に基づき、前記直流変換装置が前記第２の指示に従って動作しているか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により、前記直流変換装置が前記第２の指令に従って動作していると判断されたときに、前記第１の指令の伝送異常を検出する検出手段とを含む、電力システム。
【請求項２】
前記通信試験手段は、前記第１の指令の発生から所定期間の経過後に、前記第２の指令を発生する、請求項１に記載の電力システム。
【請求項３】
前記直流変換装置は、周期的なスイッチング動作により、電磁エネルギーの蓄積および放出を繰返すことで、前記供給電力を昇圧可能なチョッパ回路を含み、
前記通信試験手段は、前記供給電力の所定値までの昇圧を指示する前記第２の指令を発生する、請求項１または２に記載の電力システム。
【請求項４】
前記判断手段は、前記直流変換装置の出力電圧が上昇したときに、前記直流変換装置が前記第２の指示に従って動作していると判断する、請求項３に記載の電力システム。
【請求項５】
前記電力システムは、前記直流変換装置の出力に並列接続されたコンデンサをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力システムと、
前記電力システムに前記供給電力を供給可能に構成された蓄電装置と、
前記電力システムから出力される直流電力から所定の交流電力を生成する交流生成装置と、
前記交流生成装置によって生成される交流電力を受けて駆動力を発生する回転電機とを備える、車両。
【請求項７】
通信線を介して接続される制御装置と直流変換装置との間の伝送状態の診断方法であって、
前記直流変換装置は、外部からの供給電力を所定電圧の直流電力に変換して出力し、
前記制御装置は、前記直流変換装置の制御指令を生成し、
前記通信線は、少なくとも前記制御装置により発生された前記制御指令を前記直流変換装置に伝送するように構成され、
前記診断方法は、
通信試験時に、前記制御指令として、前記直流変換装置の動作停止を指示する第１の指令を発生するとともに、前記第１の指令の有効時には実現し得ない第２の指令を前記第１の指令が解除される前に発生するステップと、
前記直流変換装置の出力電圧を検出するステップと、
前記通信試験時に、検出された前記直流変換装置の出力電圧に基づき、前記直流変換装置が前記第２の指示に従って動作しているか否かを判断するステップと、
前記直流変換装置が前記第２の指令に従って動作していないと判断されたときに、前記第１の指令の伝送異常を検出するステップとを含む、伝送状態の診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流変換装置を含む電力システムおよびその電力システムを備える車両、ならびにその電力システムにおける伝送状態の診断方法に関し、特に直流変換装置へ与えられる指令の伝送状態を診断する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid  Vehicle）や電気自動車（Electric  Vehicle）などの電動車両が大きく注目されている。このような電動車両は、二次電池などからなる蓄電装置と、車両駆動力を発生するための電動機と、電動機を作動させるためのインバータ装置などを備えている。電動機の回転により生じる逆起電力を超える電圧を供給可能にし、より電動機の作動領域を拡大させるために、蓄電装置とインバータ装置との間に直流電圧を昇圧可能な直流コンバータ装置がさらに介挿されることもある。
【０００３】
直流コンバータ装置やインバータ装置などは、ＥＣＵ（Electrical  Control  Unit）などで構成された制御装置からの制御指令に従い作動するように構成される。制御装置と直流コンバータ装置やインバータ装置との間はワイヤーハーネスなどにより接続され、制御指令が伝送される。
【０００４】
制御指令は、電動車両の走行制御について非常に重要な信号であるため、一般的な電動車両では、制御指令の伝送不良を検出するためのフェイルセーフ機能を備えている。たとえば、特開平８−３１７５０１号公報（特許文献１）には、車両制御装置とインバータとの間等の通信の異常発生時に、この異常が通信線の断線等の異常であることを特定し、この異常時に適切な対応ができる電気自動車制御装置のフェイルセーフ装置が開示されている。
【０００５】
また、特開２００５−２７８３１４号公報（特許文献２）には、モータ駆動装置を構成するスイッチング素子に対してスイッチング指令を送信するコントローラなどを含むスイッチング指令系統全体の異常を判定するモータ駆動装置およびその異常判定方法が開示されている。
【特許文献１】特開平８−３１７５０１号公報
【特許文献２】特開２００５−２７８３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特開平８−３１７５０１号公報（特許文献１）に開示されるフェイルセーフ装置では、電動機の運転状態などに基づいて、インバータ装置に対する通信線の断線等の異常を検出するものである。また、特開２００５−２７８３１４号公報（特許文献２）に開示されるモータ駆動装置およびその異常判定方法は、モータの動作指令に基づいて、インバータ装置に対するスイッチング指令系統全体の異常を判定するものである。
【０００７】
これらの従来技術は、電動機の運転状態とは直接的に関係しない直流コンバータ装置に対して適用することができなかった。特に、直流コンバータ装置の出力側にコンデンサが並列接続されることも多く、このような場合には、直流コンバータ装置が停止したとしても、運転停止前の出力電圧が維持される。そのため、動作停止を指示する指令の伝送状態を診断することはできず、不良部位の特定に時間と手間を要するという問題があった。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、指令に応答して動作を停止する直流変換装置について、当該指令の伝送状態を診断する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のある局面に従う電力システムは、外部からの供給電力を所定電圧の直流電力に変換して出力する直流変換装置と、直流変換装置の制御指令を生成する制御装置と、制御装置と直流変換装置との間に設けられ、少なくとも制御装置により発生された制御指令を直流変換装置に伝送するように構成された伝送手段と、直流変換装置の出力電圧を検出するための検出手段とを備える。そして、制御装置は、通信試験時に、制御指令として、直流変換装置の動作停止を指示する第１の指令を発生するとともに、第１の指令の有効時には実現し得ない第２の指令を第１の指令が解除される前に発生する通信試験手段と、通信試験時に、検出手段の検出結果に基づき、直流変換装置が第２の指示に従って動作しているか否かを判断する判断手段と、判断手段により、直流変換装置が第２の指令に従って動作していると判断されたときに、第１の指令の伝送異常を検出する検出手段とを含む。
【００１０】
この発明によれば、制御指令として、直流変換装置の動作停止を指示する第１の指令が発生されるとともに、第１の指令の有効時には実現し得ない第２の指令が第１の指令の解除前に発生される。これにより、第１の指令の伝送が異常であれば直流変換装置の出力は第１の指令に応じて変化する一方、第１の指令の伝送が正常であれば直流変換装置の出力はそのまま維持される。そのため、直流変換装置の出力にコンデンサなどが並列接続されていたとしても、直流変換装置の動作停止を指示する第１の指令の伝送状態を診断できる。
【００１１】
好ましくは、通信試験手段は、第１の指令の発生から所定期間の経過後に、第２の指令を発生する。
【００１２】
好ましくは、直流変換装置は、周期的なスイッチング動作により、電磁エネルギーの蓄積および放出を繰返すことで、供給電力を昇圧可能なチョッパ回路を含み、通信試験手段は、供給電力の所定値までの昇圧を指示する第２の指令を発生する。
【００１３】
好ましくは、判断手段は、直流変換装置の出力電圧が上昇したときに、直流変換装置が第２の指示に従って動作していると判断する。
【００１４】
好ましくは、この発明に従う電力システムは、直流変換装置の出力に並列接続されたコンデンサをさらに備える。
【００１５】
この発明の別の局面に従う車両は、上記の電力システムと、電力システムに供給電力を供給可能に構成された蓄電装置と、電力システムから出力される直流電力から所定の交流電力を生成する交流生成装置と、交流生成装置によって生成される交流電力を受けて駆動力を発生する回転電機とを備える。
【００１６】
この発明のさらに別の局面に従えば通信線を介して接続される制御装置と直流変換装置との間の伝送状態の診断方法である。そして、直流変換装置は、外部からの供給電力を所定電圧の直流電力に変換して出力し、制御装置は、直流変換装置の制御指令を生成し、通信線は、少なくとも制御装置により発生された制御指令を直流変換装置に伝送するように構成される。さらに、この発明に従う伝送状態の診断方法は、通信試験時に、制御指令として、直流変換装置の動作停止を指示する第１の指令を発生するとともに、第１の指令の有効時には実現し得ない第２の指令を第１の指令が解除される前に発生するステップと、直流変換装置の出力電圧を検出するステップと、通信試験時に、検出された直流変換装置の出力電圧に基づき、直流変換装置が第２の指示に従って動作しているか否かを判断するステップと、直流変換装置が第２の指令に従って動作していないと判断されたときに、第１の指令の伝送異常を検出するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、指令に応答して動作を停止する直流変換装置について、当該指令の伝送状態を診断可能な、電力システムおよびそれを備える車両、ならびに伝送状態の診断方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明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、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１９】
図１は、この発明の実施の形態に従う電力システムを搭載する車両１００の概略構成図である。
【００２０】
図１を参照して、車両１００は、一例として、エンジンＥＮＧ、ならびにモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも一つからの駆動力により走行可能に構成されたハイブリッド自動車である。そして、車両１００は、エンジンＥＮＧと、動力分割機構１６と、減速機１８と、駆動輪２０と、従動輪２２と、パワーコントロールユニットＰＣＵ（Power  Control  Unit）と、電源部ＰＳと、制御装置ＥＣＵ（Electrical  Control  Unit）と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを含む。
【００２１】
エンジンＥＮＧは、燃料と空気との混合気を燃焼させてクランクシャフト（図示せず）を回転させ、駆動力を発生する。エンジンＥＮＧが発生した駆動力は、動力分割機構１６により、２経路に分割される。一方は減速機１８を介して駆動輪２０を駆動させる経路であり、他方はモータジェネレータＭＧ１を駆動して発電させる経路である。
【００２２】
モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２は、一例として、永久磁石形の三相交流同期回転電機である。なお、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２は、いずれも電動機（モータ）および発電機（ジェネレータ）として機能することが可能であるが、車両１００では、主としてモータジェネレータＭＧ１が発電機として機能し、モータジェネレータＭＧ２が電動機として機能するように構成される。すなわち、モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構１６により分割されたエンジンＥＮＧの駆動力を受けて発電可能に構成される。また、モータジェネレータＭＧ２は、エンジンＥＮＧおよび動力分割機構１６と同一の回転軸上に配置され、後述するインバータ装置ＩＮＶ２によって生成される交流電力を受けて駆動力を発生する。
【００２３】
パワーコントロールユニットＰＣＵは、それぞれモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２、ならびに電源部ＰＳと電気的に接続され、制御装置ＥＣＵからの制御指令に応じて相互間での電力授受および電力変換を行なう。具体的には、パワーコントロールユニットＰＣＵは、直流コンバータ装置ＣＯＮＶと、インバータ装置ＩＮＶ１およびＩＮＶ２とを含む。
【００２４】
直流コンバータ装置ＣＯＮＶは、スイッチング素子による周期的なスイッチング動作により、電源部ＰＳからの供給電力を所定電圧の直流電力に変換（昇圧）して、インバータ装置ＩＮＶ１およびＩＮＶ２へ出力可能に構成される。また、直流コンバータ装置ＣＯＮＶは、インバータ装置ＩＮＶ１またはＩＮＶ２からの回生電力を所定電圧の直流電力に変換（降圧）して電源部ＰＳへ出力可能にも構成される。
【００２５】
そして、直流コンバータ装置ＣＯＮＶは、後述するように、制御装置ＥＣＵから与えられる電圧変換動作を指示するためのスイッチング指令および電圧変換動作の停止を指示するためのシャットダウン指令に従い電圧変換動作を実行する。
【００２６】
インバータ装置ＩＮＶ１およびＩＮＶ２は、直流コンバータ装置ＣＯＮＶから出力される直流電力から所定の交流電力を生成して、それぞれモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２へ供給する。なお、交流電力の電圧および位相を調整することで、それぞれモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を電動機として作動させ、もしくは発電機として作動させることができる。
【００２７】
電源部ＰＳは、直流コンバータ装置に直流電力を供給可能に構成された蓄電装置を含み、当該蓄電装置は充放電可能に構成される。
【００２８】
制御装置ＥＣＵは、予め格納されたプログラムを実行することで、図示しない各センサから送信された信号、走行状況、アクセル開度の変化率、蓄電装置の充電状態、格納しているマップなどに基づいて演算処理を行なう。これにより、制御装置ＥＣＵは、運転者の操作に応じて、車両１００が所望の運転状態となるように、搭載された回路・機器類に対して制御指令を生成する。具体的には、制御装置ＥＣＵは、それぞれ通信線ＣＬ１、ＣＬ２およびＣＬ３を介して、パワーコントロールユニットＰＣＵ、エンジンＥＮＧおよび電源部ＰＳと接続される。そして、制御装置ＥＣＵは、それぞれ通信線ＣＬ１、ＣＬ２およびＣＬ３を介して、制御指令を送受信する。
【００２９】
上述したように、制御装置ＥＣＵは、通信線ＣＬ１を介して、電圧変換動作を指示するためのスイッチング指令および電圧変換動作の停止を指示するためのシャットダウン指令を直流コンバータ装置ＣＯＮＶへ伝送可能に構成される。一例として、スイッチング指令は、要求に応じたデューティー比で各スイッチング素子をオン／オフさせるためのＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）信号である。また、シャットダウン指令は、作動停止を指示する高電位状態（以下では、「オン」もしくは「ＯＮ」とも称す）と、作動を許可する低電位状態（以下では、「オフ」または「ＯＦＦ」とも称す）との２つの状態をとり得る２値信号である。
【００３０】
直流コンバータ装置ＣＯＮＶは、スイッチング指令に従ってスイッチング動作を行なうとともに、シャットダウン指令がオンに駆動されると、スイッチング指令にかかわらずスイッチング動作を停止する、すなわちシャットダウンする。そのため、通常の制御動作においては、スイッチング指令およびシャットダウン指令のいずれか一方が出力される。すなわち、シャットダウン指令の有効時にはスイッチング指令は実現し得ない。
【００３１】
さらに、制御装置ＥＣＵは、シャットダウン指令の伝送の通信試験を行なうために、シャットダウン指令を発生するとともに、所定の電圧変換動作（たとえば、所定のデューティー比）を指示するスイッチング指令をシャットダウン指令が解除される前に発生する。そして、制御装置ＥＣＵは、直流コンバータ装置ＣＯＮＶから出力される直流電力の電圧値の検出結果に基づいて、直流コンバータ装置ＣＯＮＶがスイッチング指令に従って動作しているか否かを判断する。さらに、直流コンバータ装置ＣＯＮＶがスイッチング指令に従って動作していると判断されると、シャットダウン指令についての伝送異常を検出する。
【００３２】
すなわち、制御装置ＥＣＵは、互いに相反する動作を指示するスイッチング指令とシャットダウン指令とを同時に出力し、「相反状態」を形成する。ここで、シャットダウン指令の伝送にかかる通信線において、断線やコネクタ外れなどの結線不良が生じていると、直流コンバータ装置ＣＯＮＶは、制御装置ＥＣＵからシャットダウン指令を受信できない。そのため、制御装置ＥＣＵからシャットダウン指令が送出されたとしても、直流コンバータ装置ＣＯＮＶは、スイッチング指令に応じた電圧変換動作を継続するため、直流コンバータ装置ＣＯＮＶから出力される直流電力の電圧値は変化する。したがって、相反状態が形成されたときに、直流コンバータ装置ＣＯＮＶから出力される直流電力の電圧値が変化するか否かに基づいて、シャットダウン指令についての伝送状態を診断できることになる。
【００３３】
図２は、この発明の実施の形態に従う電力システムの要部を示す概略構成図である。
図２を参照して、電源部ＰＳは、正線ＰＬおよび負線ＮＬを介して、直流コンバータ装置ＣＯＮＶと電気的に接続される。また、電源部ＰＳは、蓄電装置ＢＡＴと、システムリレーＳＲ１およびＳＲ２とを含む。
【００３４】
蓄電装置ＢＡＴは、一例として、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池、もしくは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子で構成される。
【００３５】
システムリレーＳＲ１およびＳＲ２は、それぞれ正線ＰＬおよび負線ＮＬと蓄電装置ＢＡＴとの間に介装される。そして、システムリレーＳＲ１およびＳＲ２は、制御装置ＥＣＵから与えられるシステム指令ＳＥに応じて、蓄電装置ＢＡＴと直流コンバータ装置ＣＯＮＶとを電気的に接続または遮断する。
【００３６】
パワーコントロールユニットＰＣＵは、直流コンバータ装置ＣＯＮＶと、インバータ装置ＩＮＶ１およびＩＮＶ２と、主正線ＭＰＬと、主負線ＭＮＬと、主線電圧検出部６と、コンデンサＣ２とを含む。
【００３７】
直流コンバータ装置ＣＯＮＶは、正線ＰＬおよび負線ＮＬと主正線ＭＰＬおよび主負線ＭＮＬとの間に介装され、正線ＰＬと負線ＮＬとの線間に現れる直流電圧と、主正線ＭＰＬと主負線ＭＮＬとの線間に現れる直流電圧とを双方向に電圧変換可能に構成される。一例として、直流コンバータ装置ＣＯＮＶは、昇降圧チョッパ回路で構成され、制御装置ＥＣＵからのスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２に従いスイッチング動作を行ない、電圧変換動作を実現する。具体的には、直流コンバータ装置ＣＯＮＶは、蓄電装置ＢＡＴから供給される直流電力を昇圧してインバータ装置ＩＮＶ１およびＩＮＶ２へ供給可能に構成されるとともに、インバータ装置ＩＮＶ１およびＩＮＶ２から回生される直流電力を降圧して蓄電装置ＢＡＴへ供給可能に構成される。なお、スイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２のデューティー比に応じて、昇圧比もしくは降圧比が定まる。
【００３８】
より詳細には、直流コンバータ装置ＣＯＮＶは、トランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、インダクタＬ１と、コンデンサＣ１と、電池電圧検出部４と、ゲート駆動部２とを含む。
【００３９】
トランジスタＱ１およびＱ２は、主正線ＭＰＬと主負線ＭＮＬとの間に直列に接続される。一例として、トランジスタＱ１およびＱ２は、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）からなる。代替的に、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor）、もしくはＧＴＯ（Gate  Turn  Off  thyristor）を用いてもよい。
【００４０】
ダイオードＤ１は、トランジスタＱ１のエミッタ側からコレクタ側に帰還電流を流すことができるように、トランジスタＱ１のエミッタとコレクタとの間に接続される。同様に、ダイオードＤ２は、トランジスタＱ２のエミッタ側からコレクタ側に帰還電流を流すことができるように、トランジスタＱ２のエミッタとコレクタとの間に接続される。
【００４１】
インダクタＬ１は、その一端がトランジスタＱ１とトランジスタＱ２との接続点に接続されるとともにその他端が正線ＰＬと接続される。そして、インダクタＬ１は、トランジスタＱ１およびＱ２の周期的なスイッチング動作に応じて生じる電流によって、電磁エネルギーの蓄積および放出を繰返す。このようなインダクタＬ１における電磁エネルギーの蓄積および放出の繰返しによって、直流コンバータ装置ＣＯＮＶは、電圧変換動作（昇圧または降圧）を実現する。
【００４２】
昇圧動作では、トランジスタＱ１がオン状態に維持されるとともに、トランジスタＱ２が周期的にスイッチングされる。一方、降圧動作では、トランジスタＱ２がオフ状態に維持されるとともに、トランジスタＱ１が周期的にスイッチングされる。
【００４３】
コンデンサＣ１は、正線ＰＬと負線ＮＬとの間に接続され、蓄電装置ＢＡＴから供給される直流電力を平滑化（安定化）する。
【００４４】
電池電圧検出部４は、正線ＰＬと負線ＮＬとの間の電池電圧Ｖｂを検出し、制御装置ＥＣＵへ送出する。
【００４５】
ゲート駆動部２は、トランジスタＱ１およびＱ２のゲートとそれぞれ電気的に接続され、所定のスイッチング動作が行なわれるように、トランジスタＱ１およびＱ２を駆動する。すなわち、ゲート駆動部２は、制御装置ＥＣＵから与えられるスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２、ならびにシャットダウン指令ＳＤＯＷＮに従って、トランジスタＱ１およびＱ２を駆動する。
【００４６】
図３は、ゲート駆動部２の機能ブロック図である。
図３を参照して、ゲート駆動部２には、選択部３０および３２を含んで構成される。選択部３０は、スイッチング指令ＰＷＭ１およびオフ指令を入力され、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮに応じて、いずれか一方をトランジスタＱ１のゲートへ出力するように構成される。すなわち、選択部３０は、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮがオフ状態に維持される期間において、スイッチング指令ＰＷＭ１に従いトランジスタＱ１を駆動する。一方、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮがオンに活性化されると、トランジスタＱ１のゲートへオフ指令が強制的に出力される。そのため、トランジスタＱ１は、スイッチング指令ＰＷＭ１にかかわらず、スイッチング動作を停止する。
【００４７】
また、選択部３２は、スイッチング指令ＰＷＭ２およびオフ指令を入力され、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮに応じて、いずれか一方をトランジスタＱ２のゲートへ出力するように構成される。選択部３２の挙動は、選択部３０と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００４８】
再度、図２を参照して、コンデンサＣ２は、主正線ＭＰＬと主負線ＭＮＬとの間に接続され、直流コンバータ装置ＣＯＮＶとインバータ装置ＩＮＶ１およびＩＮＶ２との間で授受される直流電力を安定化する。すなわち、コンデンサＣ２は、電力バッファとして機能する。
【００４９】
主線電圧検出部６は、主正線ＭＰＬと主負線ＭＮＬとの間の主線電圧ＶＰＮを検出し、制御装置ＥＣＵへ送出する。この主線電圧ＶＰＮは、直流コンバータ装置ＣＯＮＶの昇圧変換動作時に出力される直流電力の電圧値に相当する。
【００５０】
インバータ装置ＩＮＶ１およびＩＮＶ２は、主正線ＭＰＬおよび主負線ＭＮＬを介して、直流コンバータ装置ＣＯＮＶと電気的に並列接続される。一例として、インバータ装置ＩＮＶ１およびＩＮＶ２は、格子状に配置されたＩＧＢＴなどのスイッチング素子で構成される。そして、インバータ装置ＩＮＶ１は、制御装置ＥＣＵからの駆動指令ＤＲＶ１に応じて交流電力を生成し、モータジェネレータＭＧ１へ供給する。同様に、インバータ装置ＩＮＶ２は、制御装置ＥＣＵからの駆動指令ＤＲＶ２に応じて交流電力を生成し、モータジェネレータＭＧ２へ供給する。
【００５１】
制御装置ＥＣＵは、通信線ＣＬ１を介して、パワーコントロールユニットＰＣＵへ指令を送信するとともに、パワーコントロールユニットＰＣＵから各種検出結果を受信する。そして、制御装置ＥＣＵは、テストモード要求の発生を検出すると、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮについての伝送状態を診断する。すなわち、制御装置ＥＣＵは、制御装置ＥＣＵから直流コンバータ装置ＣＯＮＶへのシャットダウン指令ＳＤＯＷＮが物理的に伝送可能か否かを判断する。なお、テストモード要求は、一例として、運転者からのイグニッションオン（ＩＧＯＮ）信号が与えられた後のセルフチェック動作、もしくは車両１００に接続される診断ツールなどからの要求などによって発生する。
【００５２】
図４は、制御装置ＥＣＵの機能ブロック図である。なお、この発明の実施の形態では、相反状態を形成する際に、昇圧動作を指示するスイッチング指令が出力され、主線電圧ＶＰＮの電圧が上昇するか否かに基づいて、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮの伝送状態が診断される。なお、直流コンバータ装置ＣＯＮＶを昇圧動作させる場合には、トランジスタＱ１（図２）がオン状態に維持されるとともに、トランジスタＱ２（図２）がスイッチング動作を行なう。
【００５３】
図４を参照して、制御装置ＥＣＵには、コンバータ電圧制御部４０と、変調部４２および４６と、選択部４４および４８と、テストモード検出部５０と、遅延要素５２と、比較部５４とを含む。
【００５４】
コンバータ電圧制御部４０は、車両１００の通常走行時に直流コンバータ装置ＣＯＮＶの電圧変換動作を制御するための指令を生成する。具体的には、コンバータ電圧制御部４０は、電池電圧Ｖｂ、主線電圧ＶＰＮ、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の回転数などの状態値に応じて、それぞれトランジスタＱ１およびＱ２のデューティー比Ｄｔｙ１およびＤｔｙ２を決定する。そして、コンバータ電圧制御部４０は、決定したデューティー比Ｄｔｙ１を変調部４２へ出力するとともに、デューティー比Ｄｔｙ２を選択部４４へ出力する。
【００５５】
また、コンバータ電圧制御部４０は、運転者などの操作により与えられるイグニッションオフ信号（図示しない）に応答して、パワーコントロールユニットＰＣＵの動作を停止するために、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮを選択部４８へ出力する。
【００５６】
選択部４４は、デューティー比Ｄｔｙ２および一定値αを入力され、後述する遅延要素５２から与えられる活性化信号ＡＣＴに応じて、いずれか一方をデューティー比Ｄｔｙ２として変調部４６へ出力する。具体的には、選択部４４は、活性化信号ＡＣＴが活性化されたときに、一定値αをデューティー比Ｄｔｙ２として強制的に出力する。
【００５７】
変調部４２および４６は、それぞれデューティー比Ｄｔｙ１およびデューティー比Ｄｔｙ２を、図示しない発振部が発生する搬送波（キャリア波）と比較して、それぞれスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２を生成する。
【００５８】
選択部４８は、コンバータ電圧制御部４０から出力されるシャットダウン指令ＳＤＯＷＮおよびオン指令を入力され、後述する活性化信号ＡＣＴに応じて、いずれか一方を出力する。具体的には、選択部４８は、活性化信号ＡＣＴが活性化されたときに、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮを強制的にオン状態に設定する。
【００５９】
上述のように、選択部４４および４８は、相反状態を形成するために、それぞれデューティー比Ｄｔｙ２およびシャットダウン指令ＳＤＯＷＮを強制的に変更する要素である。
【００６０】
テストモード検出部５０は、運転者からのイグニッションオン（ＩＧＯＮ）信号、もしくは車両外部の診断ツールからのテストモード要求に基づいて、テストモード要求の有無を判断する。そして、テストモード要求の発生が検出されると、テストモード検出部５０は、活性化信号ＡＣＴを活性化する。さらに、活性化信号ＡＣＴは、遅延要素５２、選択部４８および比較部５４へ伝達される。
【００６１】
遅延要素５２は、テストモード検出部５０により活性化信号ＡＣＴが活性化されると、所定期間だけ遅延させて、当該活性化された活性化信号ＡＣＴを選択部４４へ出力する。すなわち、遅延要素５２は、選択部４８の選択動作に比較して、選択部４４の選択動作の開始タイミングを遅延させる。これにより、活性化信号ＡＣＴが活性化された後、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮが強制的にオンに設定されるタイミングに対して、デューティー比Ｄｔｙ２が強制的に一定値αに設定されるタイミングが所定期間だけ遅延する。
【００６２】
比較部５４は、活性化信号ＡＣＴに応答して、電池電圧Ｖｂと主線電圧ＶＰＮとの比較を開始し、主線電圧ＶＰＮが電池電圧Ｖｂに比較して所定のしきい電圧より大きく上昇した場合に、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮの伝送状態が異常であると判断し、その判断結果を出力する。
【００６３】
以下、各部の時間波形を参照して、本発明にかかる電力システムの動作の一例について説明する。
【００６４】
図５は、この発明の実施の形態に従う電力システムの各部の時間波形を示すグラフである。
【００６５】
図５（ａ）は、スイッチング指令ＰＷＭ１を示す。
図５（ｂ）は、スイッチング指令ＰＷＭ２を示す。
【００６６】
図５（ｃ）は、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮを示す。
図５（ｄ）は、正常時のトランジスタＱ２の状態を示す。
【００６７】
図５（ｅ）は、伝送異常時のトランジスタＱ２の状態を示す。
図５（ｆ）は、主線電圧ＶＰＮを示す。
【００６８】
図５（ａ）および図５（ｂ）を参照して、時刻Ｔ１以前において、トランジスタＱ１はオン状態にされる一方、トランジスタＱ２はオフ状態に維持される。すなわち、直流コンバータ装置ＣＯＮＶの電圧変換動作は停止され、蓄電装置ＢＡＴが主正線ＭＰＬおよび主負線ＭＮＬと電気的に接続されたのと等しい状態に維持される。そのため、図５（ｆ）に示すように、主線電圧ＶＰＮは、蓄電装置ＢＡＴの電池電圧Ｖｂと略一致する。
【００６９】
図４および図５（ｃ）を参照して、時刻Ｔ１において、テストモード検出部５０が活性化信号ＡＣＴを活性化すると、選択部４８はシャットダウン指令ＳＤＯＷＮを強制的にオン状態に設定する。続いて、時刻Ｔ２において、遅延要素５２から選択部４４へ活性化信号ＡＣＴが出力されると、選択部４４はデューティー比Ｄｔｙ１を強制的にαに設定する。すると、変調部４６から一定値αのデューティー比を有するスイッチング指令ＰＷＭ２が出力される（図５（ｂ））。すなわち、時刻Ｔ２以降において、相反状態が形成される。なお、直流コンバータ装置ＣＯＮＶにおける昇圧比はデューティー比により定まるので、スイッチング指令ＰＷＭ２は、一定値αに応じた電圧値までの昇圧を指示することになる。
【００７０】
ここで、図３に示すように、ゲート駆動部２は、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮがオン状態であれば、スイッチング指令ＰＷＭ２にかかわらずトランジスタＱ２のスイッチング動作を停止する。そのため、図５（ｄ）に示すように、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮの伝送が正常であれば、トランジスタＱ１およびＱ２はオフ状態となる。ここで、直流コンバータ装置ＣＯＮＶの出力に並列接続されたコンデンサＣ２（図２）には、電池電圧Ｖｂに相当する電荷が蓄積されているので、トランジスタＱ１およびＱ２がオフ状態となった後も、主線電圧ＶＰＮは電池電圧Ｖｂと略一致したまま維持される（図５（ｆ））。
【００７１】
一方、図５（ｅ）に示すように、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮの伝送が異常、すなわちシャットダウン指令ＳＤＯＷＮがゲート駆動部２へ伝送されなければ、トランジスタＱ２はスイッチング指令ＰＷＭ２に応じてスイッチング動作を行なう。その結果、図５（ｆ）に示すように、主線電圧ＶＰＮは上昇を開始する。したがって、時刻Ｔ２以降における主線電圧ＶＰＮの上昇の有無に基づいて、断線やコネクタ外れなどの結線不良に起因する伝送異常を検出できる。
【００７２】
図６は、この発明の実施の形態に従う伝送状態の診断にかかる処理手順を示すフローチャートである。
【００７３】
図６を参照して、制御装置ＥＣＵは、テストモード要求が発生しているか否かを判断する（ステップＳ１００）。テストモード要求が発生していない場合（ステップＳ１００においてＮＯの場合）には、制御装置ＥＣＵは、再度、通常異常の発生の有無を判断する（ステップＳ１００）。
【００７４】
テストモード要求が発生している場合（ステップＳ１００においてＹＥＳの場合）には、制御装置ＥＣＵは、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮを強制的にオン状態に設定する（ステップＳ１０２）。そして、制御装置ＥＣＵは、所定期間だけ待機する（ステップＳ１０４）。さらに、制御装置ＥＣＵは、スイッチング指令ＰＷＭ２として所定のデューティー比を有するＰＷＭ信号を強制的に出力する（ステップＳ１０６）。
【００７５】
上述のステップＳ１０２およびステップＳ１０６における処理による相反状態が形成に伴い、制御装置ＥＣＵは、電池電圧Ｖｂと主線電圧ＶＰＮとの比較を開始する（ステップＳ１０８）。そして、制御装置ＥＣＵは、主線電圧ＶＰＮが電池電圧Ｖｂに比較して所定のしきい電圧より大きく上昇したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。なお、しきい電圧は、対象となる直流コンバータ装置や電圧検出部の精度などに応じて適宜決定されるが、実質的にゼロとしてもよい。すなわち、主線電圧ＶＰＮが上昇するか否かを判断するようにしてもよい。
【００７６】
主線電圧ＶＰＮが電池電圧Ｖｂに比較して所定のしきい電圧より大きく上昇した場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳの場合）には、制御装置ＥＣＵは、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮの伝送状態が異常であると判断し、その判断結果を出力する（ステップＳ１１２）。そして、制御装置ＥＣＵは、処理を終了する。
【００７７】
一方、主線電圧ＶＰＮが電池電圧Ｖｂに比較して所定のしきい電圧より大きく上昇していない場合（ステップＳ１１０においてＮＯの場合）には、制御装置ＥＣＵは、電池電圧Ｖｂと主線電圧ＶＰＮとの比較を開始してから所定期間経過したか否かを判断する（ステップＳ１１４）。
【００７８】
電池電圧Ｖｂと主線電圧ＶＰＮとの比較を開始してから所定期間経過していない場合（ステップＳ１１４においてＮＯの場合）には、制御装置ＥＣＵは、ステップＳ１１０以下の処理を繰返す。
【００７９】
電池電圧Ｖｂと主線電圧ＶＰＮとの比較を開始してから所定期間経過した場合（ステップＳ１１４においてＹＥＳの場合）には、制御装置ＥＣＵは、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮの伝送状態が正常であると判断し、その判断結果を出力する（ステップＳ１１６）。そして、制御装置ＥＣＵは、処理を終了する。
【００８０】
この発明の実施の形態においては、直流コンバータ装置ＣＯＮＶが「直流変換装置」に相当し、制御装置ＥＣＵが「制御装置」に相当し、通信線ＣＬ１が「伝送手段」に相当し、主線電圧検出部６が「検出手段」に相当し、シャットダウン指令ＳＤＯＷＮが「第１の指令」に相当し、スイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２が「第２の指令」に相当し、蓄電装置ＢＡＴが「蓄電装置」に相当し、インバータ装置ＩＮＶ１およびＩＮＶ２が「交流生成装置」に相当し、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２が「回転電機」に相当する。
【００８１】
この発明の実施の形態によれば、制御指令として、直流コンバータ装置の動作停止を指示するシャットダウン指令が発生されるとともに、シャットダウン指令の有効時には実現し得ないスイッチング指令がシャットダウン指令の解除前に発生される。これにより、シャットダウン指令の伝送が異常であれば直流変換装置の出力はシャットダウン指令に応じて変化する一方、シャットダウン指令の伝送が正常であれば直流コンバータ装置の出力はそのまま維持される。そのため、直流コンバータ装置の出力にコンデンサなどが並列接続されていたとしても、シャットダウン指令の伝送状態を診断できる。
【００８２】
したがって、シャットダウン指令の伝送状態を診断することにより、不良部位の特定を迅速に実現できる。
【００８３】
なお、この発明の実施の形態においては、一例として、昇降圧チョッパ回路で構成される直流変換装置において、昇圧動作を指示するスイッチング指令を用いて相反状態を形成する場合について説明したが、この構成に限られることはない。すなわち、昇圧動作を指示するスイッチング指令を用いてもよい。この場合には、出力される直流電力の電圧値が下降するか否かに基づいて、シャットダウン指令の伝送状態を診断できる。さらに、昇降圧チョッパ回路に代えて、昇圧チョッパ回路もしくは降圧チョッパ回路などの一方向の変換動作だけが可能な直流変換装置にも適用できる。
【００８４】
また、この発明の実施の形態においては、一例として、電力システムを搭載したハイブリッド自動車について説明したが、本発明は、「スイッチング素子による周期的なスイッチング動作により、外部からの供給電力を所定電圧の直流電力に変換して出力する直流変換装置」を含む装置であれば、いずれの装置にも適用できる。一例として、燃料電池を搭載した燃料電池車などにも適用できる。
【００８５】
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。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、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。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】この発明の実施の形態に従う電力システムを搭載する車両の概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態に従う電力システムの要部を示す概略構成図である。
【図３】ゲート駆動部の機能ブロック図である。
【図４】制御装置の機能ブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態に従う電力システムの各部の時間波形を示すグラフである。
【図６】この発明の実施の形態に従う伝送状態の診断にかかる処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８７】
２  ゲート駆動部、４  電池電圧検出部、６  主線電圧検出部、１６  動力分割機構、１８  減速機、２０  駆動輪、２２  従動輪、３０，３２  選択部、４０  コンバータ電圧制御部、４２，４６  変調部、４４，４８  選択部、５０  テストモード検出部、５２  遅延要素、５４  比較部、１００  車両、ＢＡＴ  蓄電装置、Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３  通信線、ＣＯＮＶ  直流コンバータ装置、Ｄ１，Ｄ２  ダイオード、ＥＣＵ  制御装置、ＥＮＧ  エンジン、ＩＮＶ１，ＩＮＶ２  インバータ装置、Ｌ１  インダクタ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＭＮＬ  主負線、ＭＰＬ  主正線、ＮＬ  負線、ＰＬ  正線、ＰＣＵ  パワーコントロールユニット、ＰＳ  電源部、Ｑ１，Ｑ２  トランジスタ、ＳＲ１，ＳＲ２  システムリレー。
【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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