(57)【要約】【課題】異常が生じた部位を特定する。【解決手段】電圧センサ２６２により検出される電圧ＶＬから定められる目標電圧よりも、電圧センサ１８０によって検出されたシステム電圧ＶＨが低いと、異常が生じたと判定される。異常が生じた場合、コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬが増減するか否かに応じて、コンバータ２００と、電圧センサ１８０ならびに電圧センサ２６２とのうちのいずれか一方が、異常が生じた部位として特定される。コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬが増減すると、電圧センサ１８０ならびに電圧センサ２６２が、異常が生じた部位として特定される。コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬが増減しないと、コンバータ２００が、異常が生じた部位として特定される。【選択図】図２
2013027094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバータと、前記コンバータに接続された回路の電圧を検出するための電圧センサとが設けられた電気システムの異常判定装置であって、
前記電圧センサにより検出された電圧に応じて、異常が生じたか否かを判定するための判定手段と、
異常が生じた場合、前記コンバータのスイッチング動作中に前記コンバータを流れる電流が増減するか否かに応じて、前記コンバータと前記電圧センサとのうちのいずれか一方を、異常が生じた部位として特定するための特定手段を備える、電気システムの異常判定装置。
【請求項２】
前記特定手段は、前記コンバータのスイッチング動作中に前記コンバータを流れる電流が増減すると、前記電圧センサを、異常が生じた部位として特定する、請求項１に記載の電気システムの異常判定装置。
【請求項３】
前記特定手段は、前記コンバータのスイッチング動作中に前記コンバータを流れる電流が増減しないと、前記コンバータを、異常が生じた部位として特定する、請求項１に記載の電気システムの異常判定装置。
【請求項４】
前記電圧センサは、第１の電圧センサと、第２の電圧センサとを含み、
前記第１の電圧センサは、前記コンバータの入力側に接続された回路の電圧を検出し、
前記第２の電圧センサは、前記コンバータの出力側に接続された回路の電圧を検出し、
前記判定手段は、前記第１の電圧センサにより検出された電圧から定められる目標電圧よりも、前記第２の電圧センサによって検出された電圧が低いと、異常が生じたと判定する、請求項１〜３のいずれかに記載の電気システムの異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気システムの異常判定装置に関し、特に、電気システムにおいて異常が発生した部位を特定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動源として電動モータを搭載したハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車などが知られている。これらのような車両は、電動モータに電力を供給する電源装置（バッテリおよびキャパシタなど）と、電圧を昇圧または降圧するためのコンバータ、ならびに、直流と交流とを変換するためのインバータなどの電気機器とが設けられた電気システムを有する。
【０００３】
たとえば電気システムにおいてコンバータに異常が発生し、所望の電圧まで昇圧できないと、運転者が望む駆動力を得るように電動モータを駆動できない。したがって、特開２００７−６８３０５号公報（特許文献１）に記載のように、コンバータに異常が発生しているか否かを判定することが必要である。特開２００７−６８３０５号公報においては、請求項５等に記載されているように、コンバータの入力側の電圧値および出力側の電圧値の偏差の絶対値がしきい値よりも小さく、かつ出力側の電圧値がしきい値よりも小さいと、コンバータに異常が発生していると判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６８３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電圧センサに異常が生じた場合には、コンバータが正常であっても、コンバータに異常が発生したと誤って判定され得る。
【０００６】
本発明は、上述の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、コンバータと電圧センサとを区別して、異常が発生した部位を特定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ある実施例において、コンバータと、コンバータに接続された回路の電圧を検出するための電圧センサとが設けられた電気システムの異常判定装置は、電圧センサにより検出された電圧に応じて、異常が生じたか否かを判定するための判定手段と、異常が生じた場合、コンバータのスイッチング動作中にコンバータを流れる電流が増減するか否かに応じて、コンバータと電圧センサとのうちのいずれか一方を、異常が生じた部位として特定するための特定手段を備える。
【０００８】
この構成によると、電圧センサにより検出された電圧から異常が生じたことが検出された場合には、コンバータが正常である場合と異常である場合とで、コンバータのスイッチング動作中にコンバータを流れる電流の挙動が異なることに基づき、コンバータと電圧センサとのうちのどちらに異常が生じたかが特定される。
【０００９】
別の実施例においては、コンバータにおける交流電流が検出されると、電圧センサが、異常が生じた部位として特定される。
【００１０】
この構成によると、コンバータが正常であれば、コンバータのスイッチング動作中にコンバータを流れる電流が増減するため、コンバータのスイッチング動作中にコンバータを流れる電流が増減すると、コンバータではなく電圧センサが、異常が生じた部位として特定される。
【００１１】
さらに別の実施例においては、コンバータのスイッチング動作中にコンバータを流れる電流が増減しないと、コンバータが、異常が生じた部位として特定される。
【００１２】
この構成によると、コンバータに異常が生じていれば、コンバータのスイッチング動作中にコンバータを流れる電流が増減しないため、コンバータのスイッチング動作中にコンバータを流れる電流が増減しないと、電圧センサではなくコンバータが、異常が生じた部位として特定される。
【００１３】
さらに別の実施例においては、電圧センサは、第１の電圧センサと、第２の電圧センサとを含む。第１の電圧センサは、コンバータの入力側に接続された回路の電圧を検出する。第２の電圧センサは、コンバータの出力側に接続された回路の電圧を検出する。第１の電圧センサにより検出された電圧から定められる目標電圧よりも、第２の電圧センサによって検出された電圧が低いと、異常が生じたと判定される。
【００１４】
この構成によると、電圧の増大量が不足していることから異常を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】車両の概略構成図である。
【図２】車両の電気システムを示す図である。
【図３】ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１７】
図１を参照して、車両は、モータジェネレータ１１０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とを備える。本実施の形態においては、一例としてモータジェネレータ１１０のみを駆動源として搭載した電気自動車について説明するが、エンジンを搭載したハイブリッド車または燃料電池を搭載した燃料電池車を用いてもよい。
【００１８】
モータジェネレータ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。モータジェネレータ１１０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力により駆動する。モータジェネレータ１１０が発生するトルクは、減速機１４０を介して前輪１６０に伝達される。前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。
【００１９】
車両の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０によりモータジェネレータ１１０が駆動され、モータジェネレータ１１０が発電機として作動する。これによりモータジェネレータ１１０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。モータジェネレータ１１０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。モータジェネレータ１１０は、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１７０により制御される。なお、ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。
【００２０】
バッテリ１５０は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複
数直列に接続して構成された組電池である。
【００２１】
図２に示すように、バッテリ１５０の電圧ＶＢは電圧センサ１５２により検出され、バッテリ１５０の電流ＩＢは電流センサ１５４により検出される。電圧ＶＢを表す信号および電流ＩＢを表す信号は、ＥＣＵ１７０に入力される。
【００２２】
図２は、車両の電気システムを示す。電気システムは、コンバータ２００と、インバータ２１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０と、補機バッテリ２４０と、正極側システムメインリレー２５１と、負極側システムメインリレー２５２と、プリチャージ用システムメインリレー２５３と、抵抗２５４とを含む。
【００２３】
コンバータ２００は、リアクトル２０２と、二つのｎｐｎ型トランジスタと、二つダイオードとを含む。リアクトル２０２は、バッテリ１５０の正極側に一端が接続され、２つのｎｐｎ型トランジスタの接続点に他端が接続される。リアクトル２０２に流れる電流ＩＬ、すなわちコンバータ２００を流れる電流は、電流センサ２０４により検出され、ＥＣＵ１７０に入力される。ＥＣＵ１７０は所定の周期で動作するため、リアクトル２０２に流れる電流ＩＬは、ＥＣＵ１７０の動作周期と同じ、もしくは略同じ周期で繰り返し検出される。
【００２４】
２つのｎｐｎ型トランジスタは、直列に接続される。ｎｐｎ型トランジスタは、ＥＣＵ１７０により制御される。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードがそれぞれ接続される。
【００２５】
なお、ｎｐｎ型トランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar
Transistor）を用いることができる。ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field-Effect  Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることができる。
【００２６】
バッテリ１５０から放電された電力をモータジェネレータ１１０に供給する際、コンバータ２００のスイッチング動作により、電圧が昇圧される。周知のように、下アームのトランジスタをオンにしてリアクトル２０２に電気を溜め、上アームのトランジスタをオンにして電気を放出するという昇圧動作を所定の周期（デューティー比）で繰り返すことにより、電圧が昇圧される。逆に、モータジェネレータ１１０により発電された電力をバッテリ１５０に充電する際、電圧がコンバータ２００により降圧される。
【００２７】
コンバータ２００とインバータ２１０との間のシステム電圧ＶＨは、電圧センサ１８０により検出される。電圧センサ１８０の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。電圧センサ１８０は、コンバータ２００が昇圧動作するときの出力側に接続された回路の電圧を検出するための電圧センサである。
【００２８】
インバータ２１０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、モータジェネレータ１１０の各コイルの中性点１１２とは異なる端部にそれぞれ接続される。
【００２９】
インバータ２１０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、モータジェネレータ１１０に供給する。また、インバータ２１０は、モータジェネレータ１
１０により発電された交流電流を直流電流に変換する。
【００３０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０は、バッテリ１５０と、コンバータ２００との間において、コンバータ２００と並列に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０は、直流電圧を降圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０から出力される電力は、補機バッテリ２４０に充電される。補機バッテリ２４０に充電された電力は、電動オイルポンプおよび空調装置の電動コンプレッサ等の補機２４２、ならびにＥＣＵ１７０に供給される。
【００３１】
正極側システムメインリレー２５１、負極側システムメインリレー２５２、プリチャージ用システムメインリレー２５３および抵抗２５４は、一例として、バッテリ１５０とＤＣ／ＤＣコンバータ２３０との間に設けられる。
【００３２】
正極側システムメインリレー２５１は、バッテリ１５０の正極側に接続される。負極側システムメインリレー２５２は、バッテリ１５０の負極側に接続される。プリチャージ用システムメインリレー２５３は、負極側システムメインリレー２５２に対して並列に、かつ抵抗２５４に対して直列に接続される。すなわち、プリチャージ用システムメインリレー２５３と抵抗２５４とが直列に接続された回路が、負極側システムメインリレー２５２に対して並列に接続される。
【００３３】
たとえば、正極側システムメインリレー２５１、負極側システムメインリレー２５２およびプリチャージ用システムメインリレー２５３の全てがオフの状態（開いている状態）で、運転者がスタートスイッチ（イグニッションスイッチでもよい）をオン操作することによって、電気システムを起動すると、まず、正極側システムメインリレー２５１と、プリチャージ用システムメインリレー２５３とがオンにされる（閉じられる）。これにより、平滑コンデンサ２６０がプリチャージされる。プリチャージ中は、コンバータ２００ならびにインバータ２１０の作動が停止される。
【００３４】
平滑コンデンサ２６０のプリチャージ後、負極側システムメインリレー２５２がオンにされる。さらにその後、プリチャージ用システムメインリレー２５３がオフにされる。
【００３５】
平滑コンデンサ２６０の電圧ＶＬは、電圧センサ２６２により検出される。電圧センサ２６２の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。電圧センサ２６２は、コンバータ２００が昇圧動作するときの入力側に接続された回路の電圧を検出するための電圧センサである。
【００３６】
平滑コンデンサ２６０の電圧ＶＬは、コンバータ２００が昇圧動作する際の目標出力電圧、すなわち、システム電圧ＶＨ（コンバータ２００が昇圧動作するときの出力側に接続された回路の電圧）の目標値を算出するために用いられる。
【００３７】
システム電圧ＶＨの目標値は、一例として、平滑コンデンサ２６０の電圧ＶＬに、コンバータ２００のスイッチング動作のデューティー比から定まる昇圧比を乗算することにより算出される。システム電圧ＶＨの目標値を算出する方法はこれに限定されない。
【００３８】
本実施の形態においては、システム電圧ＶＨの目標値（電圧センサ２６２により検出される平滑コンデンサ２６０の電圧ＶＬから定められる目標電圧）よりも、電圧センサ１８０によって検出されたシステム電圧ＶＨが低いと、ＥＣＵ１７０は、異常が生じたと判定する。
【００３９】
さらに、本実施の形態においては、異常が生じた場合、コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬ（コンバータ２００を流れる電流）が増減
するか否かに応じて、コンバータ２００と、電圧センサ１８０ならびに電圧センサ２６２とのうちのいずれか一方を、ＥＣＵ１７０が、異常が生じた部位として特定する。
【００４０】
コンバータ２００が正常であれば、コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬが増減するため、コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬが増減すると、コンバータ２００ではなく、電圧センサ１８０ならびに電圧センサ２６２が、異常が生じた部位として特定される。なお、本実施の形態においては、電圧センサ１８０ならびに電圧センサ２６２のどちらのセンサに異常が生じたかは特定されない。
【００４１】
一方、コンバータ２００に異常が生じていれば、コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬが増減しないため、コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬが増減しないと、電圧センサ１８０ならびに電圧センサ２６２ではなくコンバータ２００が、異常が生じた部位として特定される。
【００４２】
一例として、リアクトル２０２に流れる電流ＩＬの時系列データを周波数変換し、コンバータ２００のスイッチング周波数に対応する周波数域のゲインが所定値異常であると、コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬが増減したと判断される。
【００４３】
別の例として、リアクトル２０２に流れる電流ＩＬの時系列データの最大値と最小値との差が所定値以上であると、コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬが増減したと判断される。
【００４４】
さらに別の例として、リアクトル２０２に流れる電流ＩＬの前回の検出値からの変化量（前回の検出値と今回の検出値との差の絶対値）が、所定の期間内において所定値以上となる割合がしきい値以上であると、コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬが増減したと判断される。
【００４５】
なお、コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬが増減した判断する方法はこれらに限定されない。要するに、コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬの周波数に、スイッチング動作の周波数成分が含まれると、電圧センサ１８０ならびに電圧センサ２６２が、異常が生じた部位として特定される。コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬの周波数が、スイッチング動作の周波数成分を含まないと、コンバータ２００が、異常が生じた部位として特定される。
【００４６】
図３を参照して、ＥＣＵ１７０が実行する処理について説明する。以下に説明する処理は、ソフトウェアにより実現してもよく、ハードウェアにより実現してもよく、ソフトウェアとハードウェアとの協働により実現してもよい。
【００４７】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、コンバータ２００のスイッチング動作、より具体的には昇圧動作が開始される。その後、Ｓ１０２にて、昇圧動作に異常があるか否かが判断される。
【００４８】
上述したように、電圧センサ２６２により検出される平滑コンデンサ２６０の電圧ＶＬから定められる、システム電圧ＶＨの目標値よりも、電圧センサ１８０によって検出されたシステム電圧ＶＨが低いと、異常が生じたと判定される（Ｓ１０２にてＹＥＳ）。
【００４９】
異常が生じたと判定されると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、Ｓ１０４にて、コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬ（コンバータ２００を流れる電流）が増減するか否かが判定される。
【００５０】
コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬが増減すると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、Ｓ１０６にて、電圧センサ１８０ならびに電圧センサ２６２が、異常が生じた部位として特定される。
【００５１】
コンバータ２００のスイッチング動作中にリアクトル２０２に流れる電流ＩＬが増減しないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、Ｓ１０８にて、コンバータ２００が、異常が生じた部位として特定される。より具体的には、コンバータ２００の上アームのトランジスタが、異常が生じた部位として特定される。
【００５２】
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】
【００５３】
１１０  モータジェネレータ、１４０  減速機、１５０  バッテリ、１５２  電圧センサ、１５４  電流センサ、１６０  前輪、１７０  ＥＣＵ、１８０，２６２  電圧センサ、２００  コンバータ、２０２  リアクトル、２０４  電流センサ、２１０  インバータ、２３０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、２４０  補機バッテリ、２４２  補機、２５１  正極側システムメインリレー、２５２  負極側システムメインリレー、２５３  プリチャージ用システムメインリレー、２５４  抵抗、２６０  平滑コンデンサ。
【図１】
2013027094.tif 000003
【図２】
2013027094.tif 000004
【図３】
2013027094.tif 000005