JP2009296844A - 電動車両およびリレー溶着判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部電源または車両外部の電気負荷と電力を授受するための電力線対に設けられるリレーの溶着判定をより簡易かつ短時間で実施可能な電動車両を提供する。
【解決手段】外部電源から蓄電装置１５０の充電時、外部電源からの電力が第１ＭＧ１１０の中性点１１２および第２ＭＧ１２０の中性点１２２に与えられる。外部電源に接続されるコネクタ２９０と中性点１１２，１２２との間には、ＤＦＲ２６０が配設される。そして、ＤＦＲ２６０のオフ時に各インバータの上アームがオンされ、電力線ＳＬ１Ｂと車両アースとの間の電圧検出値、および電力線ＳＬ２Ｂと車両アースとの間の電圧検出値に基づいて、ＤＦＲ２６０の溶着判定が行なわれる。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両外部の電源（以下「外部電源」とも称する。）または車両外部の電気負荷と電力を授受可能な電動車両において、外部電源または電気負荷と電力を授受するための電力線対に設けられるリレーの溶着判定技術に関する。

特開２００６−１２１８４４号公報は、交流電圧を発生して車両外部の交流負荷へ出力可能な車両用の交流電源装置を開示する。この交流電源装置においては、発電モード時、第１および第２のモータジェネレータの中性点間に調整された交流電圧を発生させ、各中性点に接続される電力線対を介して車両外部の交流負荷へ交流電圧を出力する。

ここで、この交流電源装置においては、上記の電力線対に設けられるリレーの一方のみをオンさせ、第１および第２のモータジェネレータの中性点間に交流電圧を発生させたときに、リレーとコネクタとの間において電力線対の線間電圧が交流変動するか否かによって、リレーの溶着チェックが行なわれる（特許文献１参照）。
特開２００６−１２１８４４号公報

しかしながら、特開２００６−１２１８４４号公報に記載されたリレー溶着チェック方法では、一方のリレーの溶着チェックをするために他方のリレーをオンさせる操作が必要であり、さらに第１および第２のモータジェネレータの中性点間に交流電圧を発生させる必要がある。また、一方のリレーの溶着チェックが終了してから他方のリレーの溶着チェックが行われるので、溶着チェックに時間がかかる。

それゆえに、この発明の目的は、外部電源または車両外部の電気負荷と電力を授受するための電力線対に設けられるリレーの溶着判定をより簡易かつ短時間で実施可能な電動車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、外部電源または車両外部の電気負荷と電力を授受するための電力線対に設けられるリレーの溶着判定をより簡易かつ短時間で実施可能なリレー溶着判定方法を提供することである。

この発明によれば、電動車両は、外部電源または車両外部の電気負荷と電力を授受可能な電動車両であって、第１および第２の交流電動機と、第１および第２のインバータと、直流電源部と、電力インターフェース部と、電力線対と、リレーと、電圧検出装置と、溶着判定部とを備える。第１および第２の交流電動機の各々は、星形結線された固定子巻線を含む。第１および第２のインバータは、第１および第２の交流電動機をそれぞれ駆動する。直流電源部は、第１および第２のインバータへ直流電圧を供給する。電力インターフェース部は、外部電源または電気負荷に接続可能に構成される。電力線対は、電力インターフェース部と第１の交流電動機の中性点および第２の交流電動機の中性点との間に配設される。リレーは、電力線対に設けられ、電力インターフェース部を各中性点から電気的に切離可能に構成される。電圧検出装置は、リレーと電力インターフェース部との間において電力線対と車両アースとの間の電圧を検出する。溶着判定部は、リレーのオフ時に第１および第２のインバータの上アームをオンさせたときの電圧検出装置の検出値に基づいてリレーの溶着判定を行なう。

好ましくは、電動車両は、平滑コンデンサと、放電抵抗とをさらに備える。平滑コンデンサは、リレーと電力インターフェース部との間において電力線対間に接続される。放電抵抗は、平滑コンデンサに並列に接続される。そして、電圧検出装置は、電力線対のいずれか一方の電力線と車両アースとの間の電圧を検出する。

また、好ましくは、電圧検出装置は、電力線対の各々と車両アースとの間の電圧を検出する第１および第２の電圧検出部を含む。そして、溶着判定部は、リレーのオフ時に第１および第２のインバータの上アームをオンさせたときの第１および第２の電圧検出部の検出値に基づいてリレーの溶着判定を行なう。

また、この発明によれば、リレー溶着判定方法は、外部電源または車両外部の電気負荷と電力を授受可能な電動車両におけるリレー溶着判定方法である。電動車両は、第１および第２の交流電動機と、第１および第２のインバータと、直流電源部と、電力インターフェース部と、電力線対と、リレーとを含む。第１および第２の交流電動機の各々は、星形結線された固定子巻線を含む。第１および第２のインバータは、第１および第２の交流電動機をそれぞれ駆動する。直流電源部は、第１および第２のインバータへ直流電圧を供給する。電力インターフェース部は、外部電源または電気負荷に接続可能に構成される。電力線対は、電力インターフェース部と第１の交流電動機の中性点および第２の交流電動機の中性点との間に配設される。リレーは、電力線対に設けられ、電力インターフェース部を各中性点から電気的に切離可能に構成される。そして、溶着判定方法は、リレーのオフ時に第１および第２のインバータの上アームをオンさせるステップと、上アームがオンされているとき、リレーと電力インターフェース部との間において電力線対と車両アースとの間の電圧を検出するステップと、その電圧検出値に基づいてリレーの溶着判定を行なうステップとを備える。

好ましくは、電動車両は、平滑コンデンサと、放電抵抗とをさらに含む。平滑コンデンサは、リレーと電力インターフェース部との間において電力線対間に接続される。放電抵抗は、平滑コンデンサに並列に接続される。そして、電圧を検出するステップにおいて、電力線対のいずれか一方の電力線と車両アースとの間の電圧が検出される。

また、好ましくは、電圧を検出するステップにおいて、電力線対の各々と車両アースとの間の電圧が検出される。そして、溶着判定を行なうステップにおいて、電力線対の各々と車両アースとの間の電圧検出値に基づいてリレーの溶着判定が行なわれる。

この発明においては、電力インターフェース部と第１の交流電動機の中性点および第２の交流電動機の中性点との間に配設される電力線対にリレーが設けられる。そして、リレーのオフ時に第１および第２のインバータの上アームがオンされ、リレーと電力インターフェース部との間における電力線対と車両アースとの間の電圧検出値に基づいてリレーの溶着判定が行なわれる。すなわち、第１および第２のインバータの上アームがオンされると、第１および第２のインバータからそれぞれ第１の交流電動機の中性点および第２の交流電動機の中性点に電圧が印加されるところ、リレーが正常にオフされていれば、リレーと電力インターフェース部との間において電力線対と車両アースとの間に電圧は発生しない。一方、リレーのオフ時に第１および第２のインバータの上アームがオンされたとき、リレーと電力インターフェース部との間において電力線対と車両アースとの間に電圧が発生すると、リレーが溶着していると判定できる。ここで、この発明においては、リレーの溶着判定時にリレーをオンさせる必要はなく、第１および第２のインバータの上アームをオンさせるだけでよい。また、第１および第２のインバータからそれぞれ第１の交流電動機の中性点および第２の交流電動機の中性点に電圧が印加されるので、それぞれの中性点に接続されるリレーを同時に溶着判定できる。したがって、この発明によれば、リレーの溶着判定をより簡易かつ短時間で実施することができる。

以下、本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返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両のパワートレーン構成を示した図である。図１を参照して、このハイブリッド車両は、エンジン１００と、第１ＭＧ（Motor Generator）１１０と、第２ＭＧ１２０と、動力分割装置１３０と、駆動輪１４０とを備える。また、ハイブリッド車両は、蓄電装置１５０と、ＳＭＲ（System Main Relay）２５０と、コンバータ２００と、第１インバータ２１０と、第２インバータ２２０と、正極線ＰＬ１，ＰＬ２と、負極線ＮＬと、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２と、絶縁抵抗Ｒ１，Ｒ２と、車両アース２８０とをさらに備える。さらに、ハイブリッド車両は、電力線ＳＬ１Ａ，１Ｂと、電力線ＳＬ２Ａ，２Ｂと、ＤＦＲ（Dead Front Relay）２６０と、コネクタ２９０と、電圧センサ２６６と、電流センサ２６８と、リレー２７０，２７２と、電圧センサ２７４，２７６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０とをさらに備える。

エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０は、動力分割装置１３０に連結される。そして、このハイブリッド車両は、エンジン１００および第２ＭＧ１２０の少なくとも一方からの駆動力によって走行する。エンジン１００が発生する動力は、動力分割装置１３０によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪１４０へ伝達される経路であり、もう一方は第１ＭＧ１１０へ伝達される経路である。

第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０は、交流電動機であり、たとえば三相交流同期電動機から成る。第１ＭＧ１１０は、動力分割装置１３０によって分割されたエンジン１００の動力を用いて発電する。たとえば、蓄電装置１５０の充電状態が所定量よりも低下すると、エンジン１００が始動して第１ＭＧ１１０により発電が行なわれ、蓄電装置１５０が充電される。

第２ＭＧ１２０は、蓄電装置１５０に蓄えられた電力および第１ＭＧ１１０により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、第２ＭＧ１２０の駆動力は、駆動輪１４０に伝達される。これにより、第２ＭＧ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２ＭＧ１２０からの駆動力によって車両を走行させたりする。

なお、車両の制動時には、駆動輪１４０により第２ＭＧ１２０が駆動され、第２ＭＧ１２０が発電機として作動する。これにより、第２ＭＧ１２０は、走行エネルギーを電力に変換して制動力を発生する回生ブレーキとして作動する。そして、第２ＭＧ１２０により発電された電力は、蓄電装置１５０に蓄えられる。

動力分割装置１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１００のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第１ＭＧ１１０の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ１２０の回転軸および駆動輪１４０に連結される。

蓄電装置１５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。蓄電装置１５０には、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０によって発電される電力の他、後述のように、コネクタ２９０に接続される外部電源から供給される電力が蓄えられる。なお、蓄電装置１５０として、大容量のキャパシタも採用可能であり、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０による発電電力や外部電源からの電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力を第２ＭＧ１２０へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。

ＳＭＲ２５０は、蓄電装置１５０と正極線ＰＬ１および負極線ＮＬとの間に設けられ、ＥＣＵ１７０によってオン／オフ制御される。負極側のリレーには、プリチャージ用リレーとプリチャージ用リレーに直列に接続される制限抵抗とから成る回路が並列接続される。そして、蓄電装置１５０と正極線ＰＬ１および負極線ＮＬとの接続時における突入電流を防止するため、プリチャージ用リレーがまずオンされ、制限抵抗を介して平滑コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージが行なわれた後、負極側のリレーがオンされる。

平滑コンデンサＣ１は、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬとの間に接続され、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬに含まれる電力変動成分を低減する。コンバータ２００は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に直列接続される上下アームと、リアクトルとを含む。各アームは、ｎｐｎ型トランジスタと、ｎｐｎ型トランジスタに逆並列に接続されるダイオードとから成る。リアクトルは、上下アームの接続ノードと正極線ＰＬ１との間に接続される。

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。また、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てもよい。

そして、コンバータ２００は、蓄電装置１５０から第１ＭＧ１１０または第２ＭＧ１２０への給電時、ＥＣＵ１７０からの制御信号に基づいて、蓄電装置１５０から放電される電力を昇圧して第１ＭＧ１１０または第２ＭＧ１２０へ供給する。また、コンバータ２００は、蓄電装置１５０の充電時、ＥＣＵ１７０からの制御信号に基づいて、第１ＭＧ１１０または第２ＭＧ１２０から供給される電力を降圧して蓄電装置１５０へ出力する。

平滑コンデンサＣ２は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に接続され、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬに含まれる電力変動成分を低減する。絶縁抵抗Ｒ１，Ｒ２は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に直列に接続され、絶縁抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続ノードは、車両アース２８０に接続される。絶縁抵抗Ｒ１，Ｒ２は、互いに同じ大きさの高抵抗素子であり、たとえば数ＭΩの抵抗値を有する。

第１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、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に並列に接続される。各相アームは、直列接続される上下アームから成り、各アームは、ｎｐｎ型トランジスタと、ｎｐｎ型トランジスタに逆並列に接続されるダイオードとから成る。各相アームにおける上下アームの接続ノードは、第１ＭＧ１１０における対応のコイル端であって中性点１１２とは異なる端部に接続される。

そして、第１インバータ２１０は、ＥＣＵ１７０からの制御信号に基づいて、第１ＭＧ１１０により発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータ２００へ供給する。また、第１インバータ２１０は、エンジン１００の始動時、ＥＣＵ１７０からの制御信号に基づいて、コンバータ２００から供給される直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ１１０へ供給する。

第２インバータ２２０も、第１インバータ２１０と同様の構成から成り、各相アームにおける上下アームの接続ノードは、第２ＭＧ１２０における対応のコイル端であって中性点１２２とは異なる端部に接続される。

そして、第２インバータ２２０は、ＥＣＵ１７０からの制御信号に基づいて、コンバータ２００から供給される直流電力を交流電力に変換して第２ＭＧ１２０へ供給する。また、第２インバータ２２０は、車両の制動時、ＥＣＵ１７０からの制御信号に基づいて、第２ＭＧ１２０により発電された交流電力を直流電流に電力してコンバータ２００へ供給する。

さらに、外部電源から蓄電装置１５０の充電時、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、後述の方法により、外部電源から第１ＭＧ１１０の中性点１１２および第２ＭＧ１２０の中性点１２２に与えられる交流電力をＥＣＵ１７０からの制御信号に基づいて直流電力に変換し、その変換した直流電力をコンバータ２００へ供給する。

ＤＦＲ２６０は、第１ＤＦＲ２６２と、第２ＤＦＲ２６４とを含む。第１ＤＦＲ２６２は、第１ＭＧ１１０の中性点１１２に一端が接続される電力線ＳＬ１Ａとコネクタ２９０に一端が接続される電力線ＳＬ１Ｂとの間に接続される。第２ＤＦＲ２６４は、第２ＭＧ１２０の中性点１２２に一端が接続される電力線ＳＬ２Ａとコネクタ２９０に一端が接続される電力線ＳＬ２Ｂとの間に接続される。そして、ＤＦＲ２６０は、ＥＣＵ１７０からの制御信号によってオン／オフ制御される。

このＤＦＲ２６０は、外部電源に接続可能なコネクタ２９０と車両の電気システムとの電気的な接続／遮断を行なうためのリレーである。すなわち、車両走行時、ＤＦＲ２６０はオフされ、コネクタ２９０は第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０から電気的に切離される。一方、外部電源から蓄電装置１５０の充電時、ＤＦＲ２６０はオンされ、コネクタ２９０は第１ＭＧ１１０の中性点１１２および第２ＭＧ１２０の中性点１２２に電気的に接続される。

電圧センサ２６６は、電力線ＳＬ１Ｂ，ＳＬ２Ｂ間の電圧を検出し、その検出値をＥＣＵ１７０へ出力する。電流センサ２６８は、電力線ＳＬ２Ａに流れる電流を検出し、その検出値をＥＣＵ１７０へ出力する。なお、電流センサ２６８は、電力線ＳＬ１Ａに流れる電流を検出してもよい。

リレー２７０は、電力線ＳＬ１Ｂと車両アース２８０との間に接続され、ＥＣＵ１７０によってオン／オフ制御される。電圧センサ２７４は、リレー２７０がオンされているとき、電力線ＳＬ１Ｂと車両アース２８０との間の電圧を検出し、その検出値をＥＣＵ１７０へ出力する。

リレー２７２は、電力線ＳＬ２Ｂと車両アース２８０との間に接続され、ＥＣＵ１７０によってオン／オフ制御される。電圧センサ２７６は、リレー２７２がオンされているとき、電力線ＳＬ２Ｂと車両アース２８０との間の電圧を検出し、その検出値をＥＣＵ１７０へ出力する。

コネクタ２９０は、外部電源から供給される電力を入力するための電力インターフェースである。外部電源から蓄電装置１５０の充電時、外部電源から車両へ電力を供給するための電力ケーブルのコネクタがコネクタ２９０に接続される。

ＥＣＵ１７０は、車両の走行時、コンバータ２００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０をそれぞれ駆動するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をコンバータ２００、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０へそれぞれ出力する。

また、ＥＣＵ１７０は、外部電源から蓄電装置１５０の充電時、ＤＦＲ２６０およびＳＭＲ２５０をオンするための制御信号を生成し、その生成した制御信号をＤＦＲ２６０およびＳＭＲ２５０へ出力する。そして、ＥＣＵ１７０は、外部電源からコネクタ２９０および電力線ＳＬ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂを介して中性点１１２，１２２に与えられる交流電力を直流電力に変換して蓄電装置１５０を充電するように、第１インバータ２１０、第２インバータ２２０およびコンバータ２００を駆動するための制御信号を生成する。

さらに、ＥＣＵ１７０は、外部電源から蓄電装置１５０の非充電時、後述の方法により、ＤＦＲ２６０の溶着判定を行なう。この実施の形態１では、以下に説明するように、車両の走行を開始するために車両システムの起動を指示するスタートスイッチ（イグニッションキーやイグニッションスイッチなどでもよい。以下同じ。）が利用者によりオンされたとき、ＥＣＵ１７０によりＤＦＲ２６０の溶着判定が行なわれる。

図２は、図１に示したＥＣＵ１７０によるＤＦＲ２６０の溶着判定処理のフローチャートである。図２を参照して、ＥＣＵ１７０は、車両システムの起動を指示するスタートスイッチがオンされたか否かを判定する（ステップＳ１０）。ＥＣＵ１７０は、スタートスイッチはオンされていないと判定すると（ステップＳ１０においてＮＯ）、以降の一連の処理を行なうことなくステップＳ１４０へ処理を移行する。

ステップＳ１０においてスタートスイッチがオンされたと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１７０は、プリチャージ制御を実行する（ステップＳ２０）。具体的には、ＥＣＵ１７０は、ＳＭＲ２５０の正極側のリレーとプリチャージ用リレーとをまずオンさせる。これにより、制限抵抗を介して平滑コンデンサＣ１，Ｃ２がプリチャージされる。その後、ＥＣＵ１７０は、負極側のリレーをオンさせ、プリチャージ用リレーをオフさせる。

プリチャージ制御が実行されると、ＥＣＵ１７０は、ＤＦＲ２６０がオフされているか否かを判定する（ステップＳ３０）。より詳しくは、ＥＣＵ１７０は、ＤＦＲ２６０へオフ指令が出力されているか否かを判定する。通常、この段階では、ＤＦＲ２６０はオフされているけれども、もしＤＦＲ２６０がオフされていないと判定された場合には（ステップＳ３０においてＮＯ）、ＥＣＵ１７０は、ＤＦＲ２６０へオフ指令を出力してＤＦＲ２６０をオフさせる（ステップＳ４０）。

次いで、ＥＣＵ１７０は、電力線ＳＬ１Ｂと車両アース２８０との間に接続されるリレー２７０、および電力線ＳＬ２Ｂと車両アース２８０との間に接続されるリレー２７２をオンさせる（ステップＳ５０）。これにより、電圧センサ２７４によって電力線ＳＬ１Ｂと車両アース２８０との間の電圧が検出可能となり、電圧センサ２７６によって電力線ＳＬ２Ｂと車両アース２８０との間の電圧が検出可能となる。

さらに次いで、ＥＣＵ１７０は、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０の各々の上アームをオンさせる（ステップＳ６０）。これにより、正極線ＰＬ２から第１ＭＧ１１０の中性点１１２および第２ＭＧ１２０の中性点１２２へ電圧が印加される。なお、各インバータにおいてオンさせる上アームは、三相のうちの一相のみでよいが、二相以上であってもよい。

各インバータの上アームがオンされると、ＥＣＵ１７０は、電圧センサ２７４による検出電圧すなわち電力線ＳＬ１Ｂと車両アース２８０との間の電圧検出値を電圧センサ２７４から読込み、電圧センサ２７６による検出電圧すなわち電力線ＳＬ２Ｂと車両アース２８０との間の電圧検出値を電圧センサ２７６から読込む（ステップＳ７０）。

そして、ＥＣＵ１７０は、電圧センサ２７４，２７６から読込んだ各検出電圧が規定のしきい値よりも低いか否かを判定する（ステップＳ８０）。このしきい値は、各インバータの上アームがオンされることにより正極線ＰＬ２から中性点１１２，１２２に印加される電圧が電力線ＳＬ１ＢまたはＳＬ２Ｂに現れたか否かを判定するための値であり、たとえば、蓄電装置１５０の電圧の１／２よりも低く、さらにマージンを考慮したレベルに設定される。

ステップＳ８０において各検出電圧がしきい値よりも低いと判定されると（ステップＳ８０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１７０は、ＤＦＲ２６０が正常にオフされているものと判定する（ステップＳ９０）。そして、ＥＣＵ１７０は、車両を走行させるための走行制御を実行する（ステップＳ１００）。

一方、ステップＳ８０において、電圧センサ２７４，２７６から読込んだ検出電圧の少なくとも一方がしきい値以上であると判定されると（ステップＳ８０においてＮＯ）、ＥＣＵ１７０は、ＤＦＲ２６０に溶着が発生しているものと判定する（ステップＳ１１０）。すなわち、ＤＦＲ２６０が溶着しているために、中性点１１２または１２２から電圧が印加されたものと判断される。そして、ＥＣＵ１７０は、利用者に対して警報を出力し（ステップＳ１２０）、その後、車両システムを停止させる（ステップＳ１３０）。

次に、外部電源から蓄電装置１５０の充電時に外部電源から中性点１１２，１２２に与えられる交流電圧を第１インバータ２１０および第２インバータ２２０により電圧変換する手法について説明する。

図３は、図１に示した第１および第２インバータ２１０，２２０ならびに第１および第２ＭＧ１１０，１２０の零相等価回路を示した図である。第１インバータ２１０および第２インバータ２２０の各々は、図１に示したように三相ブリッジ回路から成り、各インバータにおける６個のスイッチング素子のオン／オフの組合わせは８パターン存在する。その８つのスイッチングパターンのうち２つは相間電圧が零となり、そのような電圧状態は零電圧ベクトルと称される。零電圧ベクトルについては、上アームの３つのスイッチング素子は互いに同じスイッチング状態（全てオンまたはオフ）とみなすことができ、また、下アームの３つのスイッチング素子も互いに同じスイッチング状態とみなすことができる。

外部電源３００から蓄電装置１５０の充電時、第１および第２インバータ２１０，２２０において零電圧ベクトルが制御される。したがって、この図３では、第１インバータ２１０の上アームの３つのスイッチング素子は上アーム２１０Ａとしてまとめて示され、第１インバータ２１０の下アームの３つのスイッチング素子は下アーム２１０Ｂとしてまとめて示されている。同様に、第２インバータ２２０の上アームの３つのスイッチング素子は上アーム２２０Ａとしてまとめて示され、第２インバータ２２０の下アームの３つのスイッチング素子は下アーム２２０Ｂとしてまとめて示されている。

そして、図３に示されるように、この零相等価回路は、外部電源３００から第１ＭＧ１１０の中性点１１２および第２ＭＧ１２０の中性点１２２に与えられる単相交流電力を入力とする単相ＰＷＭコンバータとみることができる。そこで、第１および第２インバータ２１０，２２０において零相電圧指令に基づいて零電圧ベクトルを変化させ、第１および第２インバータ２１０，２２０を単相ＰＷＭコンバータのアームとして動作するようにスイッチング制御することによって、外部電源３００から供給される交流電力を直流電力に変換して正極線ＰＬ２および負極線ＮＬへ出力することができる。

以上のように、この実施の形態１においては、外部電源から蓄電装置１５０の充電時、外部電源からの電力が電力線ＳＬ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂを介して第１ＭＧ１１０の中性点１１２および第２ＭＧ１２０の中性点１２２に与えられる。外部電源に接続されるコネクタ２９０と中性点１１２，１２２との間には、ＤＦＲ２６０が配設される。そして、ＤＦＲ２６０のオフ時に各インバータの上アームがオンされ、電力線ＳＬ１Ｂと車両アースとの間の電圧検出値、および電力線ＳＬ２Ｂと車両アースとの間の電圧検出値に基づいて、ＤＦＲ２６０の溶着判定が行なわれる。すなわち、各インバータの上アームがオンされると、正極線ＰＬ２から中性点１１２，１２２に電圧が印加されるところ、ＤＦＲ２６０が正常にオフされていれば、電力線ＳＬ１Ｂ，ＳＬ２Ｂに電圧は発生しない。一方、ＤＦＲ２６０のオフ時に各インバータの上アームがオンされたとき、電力線ＳＬ１ＢまたはＳＬ２Ｂに電圧が発生すると、ＤＦＲ２６０が溶着していると判定できる。ここで、ＤＦＲ２６０の溶着判定時にＤＦＲ２６０をオンさせる必要はなく、各インバータの上アームをオンさせるだけでよい。また、中性点１１２，１２２に電圧が印加されるので、第１ＤＦＲ２６２および第２ＤＦＲ２６４を同時に溶着判定できる。したがって、この実施の形態１によれば、ＤＦＲ２６０の溶着判定をより簡易かつ短時間で実施することができる。

［実施の形態２］
図４は、実施の形態２による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両のパワートレーン構成を示した図である。図４を参照して、このハイブリッド車両は、図１に示した実施の形態１によるこのハイブリッド車両の構成において、リレー２７０および電圧センサ２７４を備えず、平滑コンデンサＣ３および放電抵抗Ｒ３をさらに備える。

平滑コンデンサＣ３は、電力線ＳＬ１Ｂと電力線ＳＬ２Ｂとの間に接続され、電力線ＳＬ１Ｂ，ＳＬ２Ｂに含まれる電力変動成分を低減する。放電抵抗Ｒ３は、電力線ＳＬ１Ｂと電力線ＳＬ２Ｂとの間に平滑コンデンサＣ３に並列に接続され、外部電源から蓄電装置１５０の非充電時に平滑コンデンサＣ３の電荷を放電する。

この実施の形態２においては、電力線ＳＬ１Ｂと電力線ＳＬ２Ｂとが放電抵抗Ｒ３を介して電気的に接続されているので、電力線ＳＬ１Ｂに発生する電圧も電圧センサ２７６で検出可能である。そこで、この実施の形態２においては、スタートスイッチが利用者によりオンされると、以下に説明するように、電圧センサ２７６の電圧検出値に基づいてＤＦＲ２６０の溶着チェックが実行される。

図５は、実施の形態２におけるＥＣＵ１７０によるＤＦＲ２６０の溶着判定処理のフローチャートである。図５を参照して、このフローチャートは、図２に示したフローチャートにおいて、ステップＳ５０，Ｓ７０，Ｓ８０に代えてそれぞれステップＳ５５，Ｓ７５，Ｓ８５を含む。

すなわち、ステップＳ３０においてＤＦＲ２６０がオフされていると判定され、またはステップＳ４０においてＤＦＲ２６０がオフされると、ＥＣＵ１７０は、電力線ＳＬ２Ｂと車両アース２８０との間に接続されるリレー２７２をオンさせる（ステップＳ５５）。

また、ステップＳ６０において各インバータの上アームがオンされると、ＥＣＵ１７０は、電圧センサ２７６による検出電圧すなわち電力線ＳＬ２Ｂと車両アース２８０との間の電圧検出値を電圧センサ２７６から読込む（ステップＳ７５）。

そして、ＥＣＵ１７０は、電圧センサ２７６から読込んだ検出電圧が規定のしきい値よりも低いか否かを判定する（ステップＳ８５）。ステップＳ８５において検出電圧がしきい値よりも低いと判定されると（ステップＳ８５においてＹＥＳ）、ステップＳ９０へ処理が移行され、ＤＦＲ２６０は正常にオフされているものと判定される。

一方、ステップＳ８５において、電圧センサ２７６から読込んだ検出電圧がしきい値以上であると判定されると（ステップＳ８５においてＮＯ）、ステップＳ１１０へ処理が移行され、ＤＦＲ２６０に溶着が発生しているものと判定される。すなわち、この実施の形態２においては、電力線ＳＬ１Ｂ，ＳＬ２Ｂが放電抵抗Ｒ３を介して電気的に接続されているので、電力線ＳＬ１Ｂに接続される第１ＤＦＲ２６２の溶着も、電圧センサ２７６の検出値に基づいて判定することができる。

以上のように、この実施の形態２によれば、実施の形態１に比べて電圧センサ２７４およびリレー２７０を削減することができる。

なお、上記の実施の形態２においては、電圧センサ２７６によって検出される電力線ＳＬ２Ｂの電圧に基づいてＤＦＲ２６０の溶着判定を行なうものとしたが、リレー２７２および電圧センサ２７６に代えてリレー２７０および電圧センサ２７４を備え、電圧センサ２７４によって検出される電力線ＳＬ１Ｂの電圧に基づいてＤＦＲ２６０の溶着判定を行なってもよい。

なお、上記の各実施の形態においては、スタートスイッチが利用者によりオンされたとき、ＥＣＵ１７０によりＤＦＲ２６０の溶着判定が行なわれるものとしたが、ＤＦＲ２６０の溶着判定タイミングは、外部電源から蓄電装置１５０の非充電時であればいつでもよい。たとえば、外部電源から蓄電装置１５０の充電終了後直ちにＤＦＲ２６０の溶着判定を行なうようにしてもよい。

また、上記の各実施の形態においては、外部電源から蓄電装置１５０を充電可能なハイブリッド車両について説明したが、この発明は、コネクタ２９０に電気的に接続される車両外部の電気負荷へ蓄電装置１５０から電力を供給可能なハイブリッド車両にも適用可能である。この場合、図３に示した零相等価回路は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬから供給される直流電圧を用いて中性点１１２，１２２間に単相交流電圧を生じさせる単相ＰＷＭインバータとみることができる。そこで、第１および第２インバータ２１０，２２０において零相電圧指令に基づいて零電圧ベクトルを変化させ、第１および第２インバータ２１０，２２０を単相ＰＷＭインバータのアームとして動作するようにスイッチング制御することによって、蓄電装置１５０から供給される直流電力を交流電力に変換して車両外部の電気負荷へ給電することができる。

また、上記においては、動力分割装置１３０によりエンジン１００の動力を分割して駆動輪１４０と第１ＭＧ１１０とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド車にも適用可能である。すなわち、たとえば、第１ＭＧ１１０を駆動するためにのみエンジン１００を用い、第２ＭＧ１２０でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車や、エンジン１００が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車などにもこの発明は適用可能である。

また、この発明は、コンバータ２００を備えないハイブリッド車にも適用可能である。また、この発明は、エンジン１００を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、電源として蓄電装置に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。

なお、上記において、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０は、それぞれこの発明における「第１の交流電動機」および「第２の交流電動機」に対応し、蓄電装置１５０およびコンバータ２００は、この発明における「直流電源部」を形成する。また、コネクタ２９０は、この発明における「電力インターフェース部」に対応し、電力線ＳＬ１Ａ，ＳＬ１Ｂおよび電力線ＳＬ２Ａ，ＳＬ２Ｂは、この発明における「電力線対」に対応する。

さらに、ＤＦＲ２６０は、この発明における「リレー」に対応し、電圧センサ２７４，２７６は、この発明における「電圧検出装置」を形成するとともに、それぞれ「第１の電圧検出部」および「第２の電圧検出部」に対応する。また、さらに、ＥＣＵ１７０は、この発明における「溶着判定部」に対応する。

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。

この発明の実施の形態１による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両のパワートレーン構成を示した図である。 図１に示すＥＣＵによるＤＦＲの溶着判定処理のフローチャートである。 図１に示す第１および第２インバータならびに第１および第２ＭＧの零相等価回路を示した図である。 実施の形態２による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両のパワートレーン構成を示した図である。 実施の形態２におけるＥＣＵによるＤＦＲの溶着判定処理のフローチャートである。

符号の説明

１００ エンジン、１１０，１２０ ＭＧ、１１２，１２２ 中性点、１３０ 動力分割装置、１４０ 駆動輪、１５０ 蓄電装置、１７０ ＥＣＵ、２００ コンバータ、２１０，２２０ インバータ、２１０Ａ，２２０Ａ 上アーム、２１０Ｂ，２２０Ｂ 下アーム、２５０ ＳＭＲ、２６０ ＤＦＲ、２７０，２７２ リレー、２７４，２７６ 電圧センサ、２８０ 車両アース、２９０ コネクタ、３００ 外部電源、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、ＮＬ 負極線、Ｃ１〜Ｃ３ 平滑コンデンサ、Ｒ１，Ｒ２ 絶縁抵抗、Ｒ３ 放電抵抗、ＳＬ１Ａ，ＳＬ１Ｂ，ＳＬ２Ａ，ＳＬ２Ｂ 電力線。

Claims (6)

1. 車両外部の電源または車両外部の電気負荷と電力を授受可能な電動車両であって、
   各々が星形結線された固定子巻線を含む第１および第２の交流電動機と、
   前記第１および第２の交流電動機をそれぞれ駆動する第１および第２のインバータと、
   前記第１および第２のインバータへ直流電圧を供給する直流電源部と、
   前記電源または前記電気負荷に接続可能に構成された電力インターフェース部と、
   前記電力インターフェース部と前記第１の交流電動機の中性点および前記第２の交流電動機の中性点との間に配設される電力線対と、
   前記電力線対に設けられ、前記電力インターフェース部を前記各中性点から電気的に切離可能に構成されたリレーと、
   前記リレーと前記電力インターフェース部との間において前記電力線対と車両アースとの間の電圧を検出する電圧検出装置と、
   前記リレーのオフ時に前記第１および第２のインバータの上アームをオンさせたときの前記電圧検出装置の検出値に基づいて前記リレーの溶着判定を行なう溶着判定部とを備える電動車両。
2. 前記リレーと前記電力インターフェース部との間において前記電力線対間に接続される平滑コンデンサと、
   前記平滑コンデンサに並列に接続される放電抵抗とをさらに備え、
   前記電圧検出装置は、前記電力線対のいずれか一方の電力線と前記車両アースとの間の電圧を検出する、請求項１に記載の電動車両。
3. 前記電圧検出装置は、前記電力線対の各々と前記車両アースとの間の電圧を検出する第１および第２の電圧検出部を含み、
   前記溶着判定部は、前記リレーのオフ時に前記第１および第２のインバータの上アームをオンさせたときの前記第１および第２の電圧検出部の検出値に基づいて前記リレーの溶着判定を行なう、請求項１に記載の電動車両。
4. 車両外部の電源または車両外部の電気負荷と電力を授受可能な電動車両におけるリレー溶着判定方法であって、
   前記電動車両は、
   各々が星形結線された固定子巻線を含む第１および第２の交流電動機と、
   前記第１および第２の交流電動機をそれぞれ駆動する第１および第２のインバータと、
   前記第１および第２のインバータへ直流電圧を供給する直流電源部と、
   前記電源または前記電気負荷に接続可能に構成された電力インターフェース部と、
   前記電力インターフェース部と前記第１の交流電動機の中性点および前記第２の交流電動機の中性点との間に配設される電力線対と、
   前記電力線対に設けられ、前記電力インターフェース部を前記各中性点から電気的に切離可能に構成されたリレーとを含み、
   前記溶着判定方法は、
   前記リレーのオフ時に前記第１および第２のインバータの上アームをオンさせるステップと、
   前記上アームがオンされているとき、前記リレーと前記電力インターフェース部との間において前記電力線対と車両アースとの間の電圧を検出するステップと、
   その電圧検出値に基づいて前記リレーの溶着判定を行なうステップとを備える、リレー溶着判定方法。
5. 前記電動車両は、
   前記リレーと前記電力インターフェース部との間において前記電力線対間に接続される平滑コンデンサと、
   前記平滑コンデンサに並列に接続される放電抵抗とをさらに含み、
   前記電圧を検出するステップにおいて、前記電力線対のいずれか一方の電力線と前記車両アースとの間の電圧が検出される、請求項４に記載のリレー溶着判定方法。
6. 前記電圧を検出するステップにおいて、前記電力線対の各々と前記車両アースとの間の電圧が検出され、
   前記溶着判定を行なうステップにおいて、前記電力線対の各々と前記車両アースとの間の電圧検出値に基づいて前記リレーの溶着判定が行なわれる、請求項４に記載のリレー溶着判定方法。

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