(57)【要約】【課題】バッテリの正極側および負極側に設けられたＳＭＲのダメージを均等にしつつ、１回のシステム起動および開始の過程で、両方のＳＭＲの溶着を診断する。【解決手段】システム起動時には、バッテリ２０の正極側および負極側に設けられたＳＭＲ３０、３２のいずれか一方のみをオンにした状態で、電圧Ｖｍに基づいてオフ状態にあるＳＭＲの溶着診断を行い、システム停止時には、先にオンされたＳＭＲのみをオフにした状態で、電圧Ｖｍに基づいてオンされたＳＭＲの溶着診断を行なう。ＳＭＲのオンオフの動作順序は、システム起動ごとに交互に入れ替える。【選択図】　　　　図１
2004014242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、前記バッテリの両端子にそれぞれ接続された第１制御リレーおよび第２接続リレーと、前記第１制御リレーおよび前記第２接続リレーそれぞれの前記バッテリと反対側の端子間に接続された負荷と、を含む電源制御システムにおいて、
前記第１制御リレーおよび前記第２接続リレーそれぞれの前記バッテリと反対側の端子間の電圧を測定する電圧計と、
前記第１制御リレーおよび前記第２接続リレーのオン／オフを制御する電源制御装置と、
を備え、
前記電源制御装置は、前記負荷への電源供給開始時に、前記第１制御リレーおよび前記第２接続リレーのうちいずれか一方の制御リレーのみをオン状態にし、このときの前記電圧計によって測定された電圧値に基づいて、オフ状態にある他方の制御リレーの溶着を診断し、
一方の制御リレーがオン状態になってから所定時間経過後に、他方の制御リレーをオン状態にした後、先にオン状態にされた制御リレーのみをオフ状態にし、このときの前記電圧計によって測定された電圧値に基づいて、オフ状態にある制御リレーの溶着を診断し、
前記先にオン状態にされた制御リレーがオフ状態になってから所定時間経過後に後にオン状態にされた制御リレーをオフ状態にすることを特徴とする電源制御システム。
【請求項２】
前記電源制御装置は、前記制御リレーの動作順序を、電源供給が開始されるごとに交互に入れ替えることを特徴とする請求項１に記載の電源制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車等の電源のオン／オフを行なう電源制御装置に関し、特に電源回路の制御リレーの溶着の診断に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）は、電力を蓄える電池と、電池からの動力で駆動するモータと、を備える。モータと電池との間には、電池からの電力供給を制御するための制御リレーであるシステムメインリレー（以下、ＳＭＲという）が設けられている。
【０００３】
図４は、従来より電気自動車に用いられているモータ用電源回路の回路構成図である。バッテリ２０は、多数の電池セルからなる組電池であり約３００Ｖの出力電圧を有する。バッテリ２０の正極は、ＳＭＲ３０を介して、インバータ回路４０の一端と接続されている。また、バッテリ２０の負極は、ＳＭＲ３２を介して、インバータ回路４０の他端と接続されている。このインバータ回路４０には、３相交流誘導モータ５０が負荷として接続されている。従って、ＳＭＲ３０およびＳＭＲ３２をオンすることにより、インバータ回路４０に電力が供給され、インバータ回路４０のスイッチング制御により三相交流が発生する。この３相交流によって３相交流誘導モータ５０が駆動し、車両が走行する。
【０００４】
インバータ回路４０の直流電源側端子間には、放電抵抗６０並びにコンデンサ７０がそれぞれ接続されている。コンデンサ７０は、ＳＭＲ３０およびＳＭＲ３２をオンすることにより充電される。
【０００５】
ドライバーが車両に乗り込み、運転開始のためにキー操作を行うと、電源制御装置（図示せず）によりＳＭＲのオン／オフが制御され、バッテリ２０の正極と負極とが負荷側の回路に接続される。また、ドライバーが運転停止のためのキー操作を行なうと、電源制御装置によりＳＭＲのオン／オフが制御され、バッテリ２０の正極と負極とが負荷側の回路から切断される。
【０００６】
ＳＭＲがオン／オフされると、ＳＭＲをオンしたときに生じる突入電流、またはＳＭＲをオフしたときに生じる遮断電流によって、ＳＭＲの接点間にアークが生じ、ＳＭＲが溶着を起こす可能性がある。一旦、ＳＭＲが溶着を起こすと、ＳＭＲをオフしても通電した状態が継続してしまうため、電力制御を適切に行うことができなくなる。
【０００７】
そこで、ＳＭＲの溶着防止の観点から、運転開始時または運転停止時にＳＭＲ３０およびＳＭＲ３２のオン／オフ動作をするにあたっては、いずれか一方のＳＭＲのオン／オフ動作を他方のオン動作よりも遅らせるとともに、この動作順序を運転開始および運転停止が行なわれるごとに交互に変えることが行なわれる。
【０００８】
そして、いずれか一方のＳＭＲがオンされた後、他方のＳＭＲがオフ状態にあるときの負荷側の電圧を検出し、検出された電圧値に基づいて、他方のＳＭＲが溶着しているか否かを診断することが行なわれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにＳＭＲのオン動作時に溶着診断を行う場合には、遅れてオン動作が行われる他方のＳＭＲの溶着診断しか行なうことができないので、両方のＳＭＲの診断が行なわれるには、２回の運転開始が必要であった。
【００１０】
すなわち、１回目の運転開始では、いずれか一方のＳＭＲの溶着が検知されない可能性があった。
【００１１】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる電源制御システムを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、バッテリと、前記バッテリの両端子にそれぞれ接続された第１制御リレーおよび第２接続リレーと、前記第１制御リレーおよび前記第２接続リレーそれぞれの前記バッテリと反対側の端子間に接続された負荷と、を含む電源制御システムにおいて、前記第１制御リレーおよび前記第２接続リレーそれぞれの前記バッテリと反対側の端子間の電圧を測定する電圧計と、前記第１制御リレーおよび前記第２接続リレーのオン／オフを制御する電源制御装置と、を備え、前記電源制御装置は、前記負荷への電源供給開始時に、前記第１制御リレーおよび前記第２接続リレーのうちいずれか一方の制御リレーのみをオン状態にし、このときの前記電圧計によって測定された電圧値に基づいて、オフ状態にある他方の制御リレーの溶着を診断し、一方の制御リレーがオン状態になってから所定時間経過後に、他方の制御リレーをオン状態にした後、先にオン状態にされた制御リレーのみをオフ状態にし、このときの前記電圧計によって測定された電圧値に基づいて、オフ状態にある制御リレーの溶着を診断し、前記先にオン状態にされた制御リレーがオフ状態になってから所定時間経過後に後にオン状態にされた制御リレーをオフ状態にし、上記制御リレーの動作順序を、電源供給が開始されるごとに交互に入れ替えることを特徴とする。
【００１３】
望ましくは、前記電源制御装置は、前記制御リレーの動作順序を、電源供給が開始されるごとに交互に入れ替える。
【００１４】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
図１は、実施形態に係るモータ用電源制御システム１０の概略構成図である。図１のモータ用電源回路１４に関して、図４に示したモータ用電源回路１２の従来例と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。本実施形態におけるモータ用電源回路１４には、負荷側の回路に、電圧計８０が設けられている。電圧計８０による検出結果は、後述する溶着診断部１２０に送信される。電源制御装置１００は、モータ用電源回路１４のＳＭＲのオン／オフの制御およびＳＭＲの溶着診断を行なう。
【００１７】
電源制御装置１００は、リレー制御部１１０、溶着診断部１２０、溶着警告部１３０を備える。
【００１８】
リレー制御部１１０は、ドライバによる運転開始または運転停止のためのキー操作に応じて、ＳＭＲ３０およびＳＭＲ３２のオン／オフを制御する。ＳＭＲ３０およびＳＭＲ３２のオン動作は、いずれか一方のＳＭＲがオン動作された後、他方のＳＭＲが所定時間遅れてオン動作されることにより行われる。また、ＳＭＲ３０およびＳＭＲ３２のオフ動作は、オン動作が先に行なわれた一方のＳＭＲがオフ動作された後、他方のＳＭＲが所定時間遅れてオフ動作されることにより行なわれる。さらに、ＳＭＲのオン／オフ動作の順序は、運転開始が行なわれるごとに、交互に入れ替えられる。ＳＭＲ３０およびＳＭＲ３２のオン／オフの動作タイミングについての情報は、溶着診断部１２０に送信される。
【００１９】
溶着診断部１２０は、ＳＭＲ３０およびＳＭＲ３２のオン／オフの動作タイミングについての情報および電圧計８０による検出結果（電圧値Ｖｍ）に基づいて、ＳＭＲ３０およびＳＭＲ３２の溶着診断を行なう。
【００２０】
溶着警告部１３０は、溶着診断部１２０によってＳＭＲの溶着が検知された場合に、ドライバに警告ランプ等の点灯によりＳＭＲが溶着したことを警告する。
【００２１】
図２は、モータ用電源制御システム１０の動作を示すフローチャートである。
【００２２】
ドライバが運転開始のためのキー操作を行なうことにより、システムが起動する。システム起動時（時刻ｔ１）には、まずＳＭＲ３０がオン状態に切り替えられる（Ｓ１０）。この状態で、またオフ状態にあるＳＭＲ３２についての溶着診断が行なわれる（Ｓ２０）。このとき、ＳＭＲ３２はオフ状態であるので、ＳＭＲ３２が溶着していなければ（ＳＭＲ３２が正常であれば）、図１のＡＢ間（バッテリー側２０側）は通電していないので電圧Ｖｍは０Ｖになるはずである（図３参照）。しかし、もしＳＭＲ３２が溶着していれば、ＳＭＲ３０をオン状態にすることによって、ＡＢ間（バッテリー側２０側）が通電することになるので、電圧Ｖｍは０Ｖではなくなり、コンデンサ７０の充電が開始され、電圧Ｖｍは上昇し始める。
【００２３】
そこで、ＳＭＲ３２の溶着診断は、時刻ｔ１以降、ＳＭＲ３０がオン状態で、ＳＭＲ３２がオフ状態のときに、電圧Ｖｍが所定の基準電圧、たとえば０Ｖから上昇しているか否かを調べることにより行なわれる。すなわち、電圧Ｖｍが０Ｖから上昇していることが検知されると、ＳＭＲ３２が溶着していると診断される。
【００２４】
ＳＭＲ３２が溶着していると判定された場合には、警告等ランプの点灯などにより、ドライバに警告が発せられる（Ｓ４０）。
【００２５】
ＳＭＲ３２が正常である場合には、時刻ｔ１から所定時間経過後の時刻ｔ２においてＳＭＲ３０がオン状態に切り替えられ（Ｓ３０）、システム起動が完了し、コンデンサ７０の充電が開始される。
【００２６】
次に、ドライバが運転停止のためのキー操作を行なうことにより、システム停止が行なわれる。システム停止時には、まず時刻ｔ３において、先にオン状態にされたＳＭＲ３０がオフ状態に切り替えられる（Ｓ５０）。この状態で、ＳＭＲ３０についての溶着診断が行なわれる（Ｓ６０）。このとき、ＳＭＲ３２はオン状態であるが、ＳＭＲ３０が溶着していなければ、ＳＭＲ３０がオフ状態になることにより、ＡＢ間（バッテリー側２０側）の通電が絶たれるので、コンデンサ７０の放電に伴って、電圧Ｖｍは減少し始めるはずである（図３参照）。しかし、もしＳＭＲ３０が溶着していれば、ＳＭＲ３０をオフ状態にしても、実際にはＳＭＲ３０の接点は通電状態となっているため、コンデンサ７０の放電は生じず、電圧Ｖｍはフル充電時のＶｂのままになる。
【００２７】
そこで、ＳＭＲ３０の溶着診断は、時刻ｔ３以降、ＳＭＲ３０がオフ状態で、ＳＭＲ３２がオン状態のときに、電圧Ｖｍが所定の基準電圧、たとえばＶｂから減少しているか否かを調べることにより行なわれる。すなわち、電圧ＶｍがＶｂから減少していることが検知されると、ＳＭＲ３０が溶着していると診断される。
【００２８】
ＳＭＲ３０が溶着していると判定された場合には、警告等ランプの点灯などにより、ドライバに警告が発せられる（Ｓ４０）。
【００２９】
ＳＭＲ３０が正常である場合には、時刻ｔ３から所定時間経過後の時刻ｔ４においてＳＭＲ３２がオフ状態に切り替えられ（Ｓ７０）、システム停止が完了する。
【００３０】
このように、システム起動時おけるＳＭＲのオン動作、およびシステム停止時におけるＳＭＲのオフ動作をずらして行い、システム起動時に一方のＳＭＲの溶着診断を行い、システム停止時に他方のＳＭＲの溶着診断を行なうことによって、一回のシステム起動および停止までの一連の動作の中で、両方のＳＭＲの溶着診断を行なうことができる。
【００３１】
また、次にシステム起動および停止がされる場合には、上記手順におけるＳＭＲ３０とＳＭＲ３２の動作順序を入れ替えて行なう。これによって、常に一方のＳＭＲが遅れてオン／オフ動作されることにより、一方のＳＭＲの接点の消耗の度合いが大きくなり、ＳＭＲの寿命が異なってくることを防止することができる。
【００３２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００３３】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、一回のシステム起動および停止の動作内で、バッテリの正極側および負極側に設けられた２つのＳＭＲの溶着診断を行なうとともに、両者の消耗度合いを均等することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るモータ用電源制御システム１０の概略構成図である。
【図２】モータ用電源制御システム１０の動作を示すフローチャートである。
【図３】ＳＭＲのオン／オフ状態と、電圧Ｖｍとの関係を示す図である。
【図４】従来より電気自動車に用いられているモータ用電源回路の回路構成図である。
【符号の説明】
１０　モータ用電源制御システム、１４　モータ用電源回路、２０　バッテリ、４０　インバータ回路、５０　３相交流誘導モータ、６０　放電抵抗、７０　コンデンサ、８０　電圧計、１００　電源制御装置、１１０　リレー制御部、１２０　溶着診断部、１３０　溶着警告部。
【図１】
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【図２】
2004014242.tif 000004
【図３】
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【図４】
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