JP2017079496A - コンタクタ故障判定装置およびコンタクタ故障判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンタクタの故障判定精度を向上させる。【解決手段】コンタクタ故障判定装置１０は、車両の駆動用モータ２４に電力を供給するバッテリ２２の正極と駆動用モータ２４の正極とを結ぶ正極側電源ラインＬ１上に設けられた正極側コンタクタ３０と、バッテリ２２の負極と駆動用モータ２４の負極とを結ぶ負極側電源ラインＬ２上に設けられた負極側コンタクタ３２と、正極側コンタクタ３０または負極側コンタクタ３２と並列に接続されたプリチャージコンタクタ３４と、を含むコンタクタ群の故障を判定する。電流計２８は正極側コンタクタ３０よりもバッテリ２２側の正極側電源ラインＬ１に流れる電流を検出し、故障判定部１０２はコンタクタ群を順次開閉し、当該開閉に伴う電流の変化に基づいてコンタクタ群のいずれかに故障が生じているか否かを判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリからの電源ラインに設けられたコンタクタ群の故障の有無を判定するコンタクタ故障判定装置およびコンタクタ故障判定方法に関する。

従来、電気自動車やハイブリット自動車などの車両の駆動用電源として搭載されるバッテリと、負荷機器（例えば駆動用モータ等）との間の電源ラインには、電気的接続を断接するコンタクタ（正極側コンタクタおよび負極側コンタクタ）が設けられている。
また、車両の駆動用電源は高電圧であるため、正極側コンタクタと並列にプリチャージコンタクタを設けて、高電圧の電源起動時（高電圧回路の接続時）の突入電流を抑制している。

上記のコンタクタ群は電源回路の安全機構であり、これらのコンタクタが正常に動作するかを定期的にチェックする必要がある。このため、一般的には車両の起動時（高電圧回路の接続時）および終了時（高電圧回路の切断時）にコンタクタを開閉して、コンタクタに故障が生じていないかを判定している。

例えば、下記特許文献１では、正極コンタクタ、負極コンタクタ、およびプリチャージコンタクタに対して車両起動のための起動時指令を出力するタイミングで負極コンタクタの溶着異常を診断するとともに、車両停止のための停止時指令を出力するタイミングで正極コンタクタおよびプリチャージコンタクタの溶着異常を診断する技術が開示されている。
特許文献１では、各コンタクタを順次開閉するとともに、駆動用モータのインバータ内に設けられたコンデンサ（平滑コンデンサ）の電圧を検出することにより、コンタクタの溶着の有無を判定している。

また、例えば下記特許文献２では、車両の起動時や終了時のみならず、走行中もバッテリの充放電が行われていないと判断した場合にはコンタクタの故障判定を行い、コンタクタ故障の検出頻度を増やして、溶着をより早期に発見できるようにしている。
すなわち、下記特許文献２では、車両の車速が略値０、かつブレーキペダルが踏み込まれたとき、バッテリの充放電が行われていないと判断してインバータのスイッチング素子をスイッチング制御してコンデンサに蓄えられた電荷の放電を行う。放電後、リレー（正極側コンタクタおよび負極側コンタクタ）をオフしてリレーの端子間の電圧ＲＶ１，ＲＶ２を検出して、この電圧ＲＶ１，ＲＶ２のいずれかが閾値ＲＶｒｅｆ（略値０）以下であるか否かを判定する。閾値ＲＶｒｅｆ以下のときには、リレーが溶着していると判断してＬＥＤを点灯させる。

特開２０１３−１６９０８７号公報 特開２００２−１７５７５０号公報

上述のように、一般的にはコンタクタの故障判定は、高電圧回路の接続時または切断時、すなわち車両の起動スイッチのオン／オフ操作が行われたタイミングで実施される。
ここで、一般的には起動スイッチの操作は車両が停止した状態で行われるが、ユーザが誤って、または意図的に、車両の走行中に起動スイッチの操作を行った場合、当該操作に連動して走行中にもコンタクタの故障判定が行われることとなる。
車両の駆動用モータが、その出力軸が車軸に直結されたダイレクトドライブモータである場合、車両の走行中（車軸回転時）には駆動用モータの誘起電圧によってコンデンサの電圧が変動する。
よって、ダイレクトドライブモータを搭載した車両で走行中にコンタクタの故障判定が実施された場合、コンタクタが故障（溶着）していなくてもコンデンサ電圧の上昇が検出され、故障判定を正しく行うことができないという課題がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、コンタクタの故障判定精度を向上させることができるコンタクタ故障判定装置およびコンタクタ故障判定方法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかるコンタクタ故障判定装置は、負荷機器に電力を供給するバッテリの正極と前記負荷機器の正極とを結ぶ正極側電源ライン上に設けられた正極側コンタクタと、前記バッテリの負極と前記負荷機器の負極とを結ぶ負極側電源ライン上に設けられた負極側コンタクタと、を含むコンタクタ群の故障を判定するコンタクタ故障判定装置であって、前記正極側コンタクタよりも前記バッテリ側の前記正極側電源ライン、または前記負極側コンタクタよりも前記バッテリ側の前記負極側電源ラインに流れる電流を検出する電流検出部と、前記コンタクタ群を順次開閉し、当該開閉に伴う前記電流の変化に基づいて前記コンタクタ群のいずれかに故障が生じているか否かを判定する故障判定部と、を備えることを特徴とする。
請求項２の発明にかかるコンタクタ故障判定装置は、前記故障判定部は、所定の故障判定トリガが発生した場合に前記判定を行い、前記故障判定トリガは、前記コンタクタ群を全て開にして前記負荷機器と前記二次電池との接続が切断された状態から、前記正極側コンタクタおよび前記負極側コンタクタを閉にして前記負荷機器と前記二次電池とを接続させた状態への移行を指示する指示入力であり、前記指示入力があった場合、前記コンタクタ故障判定部により前記コンタクタ群に故障が生じていないと判定された後に、前記正極側コンタクタおよび前記負極側コンタクタを閉にして前記負荷機器と前記二次電池とを接続させる電池接続部を更に備える、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかるコンタクタ故障判定装置は、前記負荷機器は車両を駆動する駆動用モータであり、前記バッテリは前記車両の駆動用バッテリであり、前記駆動用モータは、出力軸の回転を前記車両の車軸に直接伝達するダイレクトドライブモータである、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかるコンタクタ故障判定装置は、前記コンタクタ故障判定部によって前記コンタクタ群のいずれかに故障が生じていると判定された場合に、ユーザに報知する報知手段を更に備える、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかるコンタクタ故障判定方法は、負荷機器に電力を供給するバッテリの正極と前記負荷機器の正極とを結ぶ正極側電源ライン上に設けられた正極側コンタクタと、前記バッテリの負極と前記負荷機器の負極とを結ぶ負極側電源ライン上に設けられた負極側コンタクタと、を含むコンタクタ群の故障を判定するコンタクタ故障判定方法であって、前記コンタクタ群を順次開閉するコンタクタ開閉工程と、前記正極側コンタクタよりも前記バッテリ側の前記正極側電源ライン、または前記負極側コンタクタよりも前記バッテリ側の前記負極側電源ラインに流れる電流を検出する電流検出工程と、前記コンタクタ群の開閉に伴う前記電流の変化に基づいて、前記コンタクタ群のいずれかに故障が生じているか否かを判定する故障判定工程と、を含んだことを特徴とする。

請求項１および請求項５の発明によれば、負荷機器とバッテリとを接続するコンタクタ群の故障を判定する際に、コンタクタよりバッテリ側を流れる電流の変化を用いて故障を判定する。これにより、負荷機器側で誘起電圧が発生している場合にコンタクタの故障として誤判定するのを避けて、故障判定の判定精度を向上させ、電源供給回路の信頼性を向上させる上で有利となる。
請求項２の発明によれば、負荷機器とバッテリとの接続指示があった場合に、コンタクタ群に故障が生じていないことを確認してから負荷機器とバッテリとを接続する。これにより、負荷機器とバッテリとの接続の断接を確実に行う上で有利となる。
請求項３の発明によれば、駆動用モータがダイレクトドライブモータであり、車軸の回転による駆動用モータの誘起電圧によってコンデンサ電圧が上昇した場合にも、コンタクタの故障として誤判定するのを避けて、故障判定の判定精度を向上させ、車両システムの信頼性を向上させる上で有利となる。
請求項４の発明によれば、コンタクタ群のいずれかに故障が生じていると判定された場合にユーザに報知する。これにより、ユーザは車両が通常とは異なる状態にあることを察知することができ、必要な対応を迅速に実施する上で有利となる。

コンタクタ故障判定装置１０が搭載された高電圧回路の構成を示す説明図である。 コンタクタ故障判定装置１０による故障判定処理の手順を示すフローチャートである。 故障判定部１０２による故障判定を模式的に示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかるコンタクタ故障判定装置およびコンタクタ故障判定方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
本実施の形態では、車両は電力で駆動用モータを駆動して走行する電動車（電気自動車）であるものとする。
（実施の形態）
＜コンタクタ故障判定装置１０の構成＞
図１は、コンタクタ故障判定装置１０が搭載された高電圧回路の構成を示す説明図である。
実施の形態にかかるコンタクタ故障判定装置１０は、車両の駆動用電源（バッテリ２２）を含む高電圧回路２０に搭載されている。コンタクタ故障判定装置１０は、車両のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１２によって後述する故障判定処理を行うことによって実現する。

バッテリ２２は、車両内の負荷機器である駆動用モータ２４の駆動用電源として搭載され、駆動用モータ２４に電力を供給する。
バッテリ２２は、複数の電池セルが直列に接続された組電池であり、その正極に接続された正極側電源ラインＬ１にはバッテリ２２が電力を供給する駆動用モータ２４（より詳細には駆動用モータ２４に交流電流を供給するモータインバータ２６）の正極が、その負極に接続された負極側電源ラインＬ２には駆動用モータ２４（モータインバータ２６）の負極が、それぞれ接続される。
バッテリ２２は高電圧電源であり、本実施の形態では電池電圧Ｖｂが例えば３００Ｖであるものとする。

駆動用モータ２４はバッテリ２２から供給される電力によって駆動され、車両の車軸を回転させる。
より詳細には、駆動用モータ２４とバッテリ２２との間には、バッテリ２２から供給される直流電流を交流電流に変換するモータインバータ２６が設けられており、駆動用モータ２４にはモータインバータ２６で交流に変換された電流が供給される。
本実施の形態では、駆動用モータ２４が、その出力軸が車両の車軸に直結されたダイレクトドライブモータであるものとする。
このため、ユーザがアクセルペダルやブレーキペダルを操作せずに下り坂などを慣性走行している際にも、駆動用モータ２４に車軸の回転による誘起電圧が発生し、後述するモータインバータ２６内のコンデンサ２６４の電圧Ｖｃが上昇することになる。

モータインバータ２６は、スイッチング回路２６２およびコンデンサ２６４を含んで構成される。
スイッチング回路２６２は、バッテリ２２から供給される直流電流をスイッチングによって交流電流に変換する。スイッチング回路２６２は、図示しないＭＣＵ（Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）によって駆動用モータ２４への要求出力に応じて制御される。
コンデンサ２６４は、その両端をスイッチング回路２６２よりバッテリ２２側の正極側電源ラインＬ１および負極側電源ラインＬ２に接続されており、スイッチング回路２６２でのスイッチングによって発生する電圧変動を平滑化する。
なお、モータインバータ２６にはこの他、車両の高電圧回路２０の切断時にコンデンサ２６４に蓄えられた電荷を放電するための放電抵抗等が設けられている。

バッテリ２２とモータインバータ２６との間の電源ラインＬ１，Ｌ２には、正極側コンタクタ３０、負極側コンタクタ３２およびプリチャージコンタクタ３４を含むコンタクタ群が設けられている。
より詳細には、正極側コンタクタ３０はバッテリ２２の正極と駆動用モータ２４の正極とを結ぶ正極側電源ラインＬ１上に設けられており、負極側コンタクタ３２はバッテリ２２の負極と駆動用モータ２４の負極とを結ぶ負極側電源ラインＬ２上に設けられており、プリチャージコンタクタ３４は正極側電源ラインＬ１上に正極側コンタクタ３０と並列に設けられている。
なお、本実施の形態では、プリチャージコンタクタ３４を正極側コンタクタ３０と並列に設けているが、プリチャージコンタクタ３４を負極側コンタクタ３２と並列に設けてもよい。

正極側コンタクタ３０および負極側コンタクタ３２は、高電圧回路２０において駆動用モータ２４とバッテリ２２との電気的な接続を断接するために設けられている。以下の説明で、高電圧回路２０の接続状態とは、正極側コンタクタ３０および負極側コンタクタ３２の両方が閉となり、駆動用モータ２４とバッテリ２２とが電気的に接続した状態をいう。
プリチャージコンタクタ３４は、高電圧回路２０の接続時（起動時）にコンデンサ２６４に突入電流が流れるのを防ぐために、正極側コンタクタ３０を閉とする前に閉とされるコンタクタである。
より詳細には、プリチャージコンタクタ３４にはプリチャージ抵抗３６が直列に接続されており、プリチャージコンタクタ３４と負極側コンタクタ３２とが閉にされた状態では回路上に流れる電流が制限される。
高電圧回路２０の接続時には、まずプリチャージコンタクタ３４と負極側コンタクタ３２とを閉にして制限された電流によってコンデンサ２６４の電圧を電池電圧と等しくする（プリチャージ）。その後に、正極側コンタクタ３０を閉、プリチャージコンタクタ３４を開にして、高電圧回路２０の接続を完了する。

上述したコンタクタ故障判定装置１０は、これら正極側コンタクタ３０、負極側コンタクタ３２、プリチャージコンタクタ３４を含むコンタクタ群の故障の有無を判定する。
なお、本実施の形態では、コンタクタの故障の形態として主に溶着（閉状態に維持される閉固着）について説明するが、コンタクタの故障の形態には、例えば開状態に維持される開固着や制御不良（固着は生じていないが制御信号が伝達されないなどにより状態を開閉状態が切り替えられない）なども含まれる。

また、正極側コンタクタ３０よりもバッテリ２２の正極側電源ラインＬ１には、電流計２８が設けられている。電流計２８は、正極側電源ラインＬ１に流れる電流Ｉｂを検出し、ＥＣＵ１２へと出力する。電流計２８は、請求項における電流検出部に対応する。
なお、電流計２８は、負極側コンタクタ３２よりもバッテリ２２の負極側電源ラインＬ２に設けられていてもよい。

ＥＣＵ１２は、車両全体の制御を司る制御部であり、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、各種データを書き換え可能に保持するＥＥＰＲＯＭ、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成される。
なお、本実施の形態ではＥＣＵ１２がコンタクタ故障判定装置１０を実現するものとして説明するが、車両に搭載された他の制御部、例えばバッテリ２２を制御するＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）や上述したＭＣＵによってコンタクタ故障判定装置１０を実現してもよい。

ＥＣＵ１２は、起動スイッチ４０および報知部４２と接続している。
起動スイッチ４０は、運転席に設けられ、車両の起動操作および終了操作を受け付ける。
報知部４２は、後述する故障判定部１０２によってコンタクタ群のいずれかに故障が生じていると判定された場合に、ユーザに報知する。
報知部４２としては、例えばディスプレイや表示灯、スピーカなど、従来公知の様々な報知機器を用いることができる。

なお、ＥＣＵ１２、起動スイッチ４０および報知部４２は、バッテリ２２とは別に設けられた補機バッテリ（図示なし）に蓄電された電力によって駆動される。補機バッテリは、車両内の各種補機を駆動するために設けられており、バッテリ２２と比較して低電圧（例えば１２Ｖ）のバッテリである。すなわち、コンタクタ故障判定装置１０は、バッテリ２２から電力供給を受ける高電圧電源系統とは異なる電源系統を用いて駆動される。

ＥＣＵ１２は、上記ＣＰＵが上記制御プログラムを実行することによって、故障判定部１０２およびバッテリ接続部１０４を実現する。
故障判定部１０２は、コンタクタ群（正極側コンタクタ３０、負極側コンタクタ３２およびプリチャージコンタクタ３４）を順次開閉し、当該開閉に伴う電流（電流計２８の検出電流Ｉｂ）の変化に基づいてコンタクタ群のいずれかに故障が生じているか否かを判定する。
本実施の形態では、故障判定部１０２は所定の故障判定トリガが発生した場合に故障の有無の判定を行う。故障判定トリガとは、例えば起動スイッチ４０のオン操作またはオフ操作、すなわちバッテリ２２と駆動用モータ２４（モータインバータ２６を含む）で構成される高電圧回路２０の接続／非接続を切り替える操作である。
本実施の形態では、特に起動スイッチ４０のオン操作を故障判定トリガとする。起動スイッチ４０のオン操作は、コンタクタ群を全て開に制御して駆動用モータとバッテリ２２との接続が切断された状態（高電圧回路２０の非接続状態）から、正極側コンタクタ３０および負極側コンタクタ３２を閉に制御して駆動用モータとバッテリ２２とを接続させた状態（高電圧回路２０の接続状態）への切り替えを指示する指示入力である。
なお、故障判定部１０２で故障判定を行うタイミングはこれに限らず、故障判定を正確に行うことができる状態であれば、どのようなタイミングであってもよい。

故障判定部１０２の故障判定方法としては、例えば、初期状態ではコンタクタ群を全て開に制御しておき、正極側コンタクタ３０、負極側コンタクタ３２およびプリチャージコンタクタ３４のうち１つを閉にする動作を順次実施することにより、コンタクタ群の溶着の有無を判定することができる。
この場合、コンタクタ群を全て開にすると、バッテリ２２と駆動用モータ２４（モータインバータ２６）との接続が切断されるため、初期状態における電流Ｉｂは０となる。なお、この時電流Ｉｂが０にならない場合には、正極側および負極側両方のコンタクタに溶着が生じていると考えられる。
初期状態から正極側コンタクタ３０のみを閉に制御した場合、一方の極のコンタクタのみが閉となっている状態であるので、通常は電流Ｉｂが０のままである。一方、電流Ｉｂが上昇した場合は、正負両極のコンタクタが閉となっていると考えられ、負極側コンタクタ３２に溶着が生じていると判定することができる。
同様に、初期状態から負極側コンタクタ３２のみを閉に制御した際に電流Ｉｂが上昇した場合は、正極側コンタクタ３０またはプリチャージコンタクタ３４に溶着が生じていると判定することができる。
この時、例えば電流Ｉｂの電流値で正極側コンタクタ３０またはプリチャージコンタクタ３４のいずれが溶着しているかを判定してもよい。すなわち、プリチャージコンタクタ３４にはプリチャージ抵抗３６が接続されているため、回路に流れる電流Ｉｂが制限され、プリチャージコンタクタ３４の溶着時には正極側コンタクタ３０の溶着時よりも電流値Ｉｂが小さくなる。これを利用して、正極側のどちらのコンタクタが溶着しているかを判定することができる。

ここで、本実施の形態では故障判定トリガは起動スイッチ４０のオン操作であるが、一般的には起動スイッチ４０のオン操作（およびオフ操作）は、車両が停止した状態で行われる。一方で、ユーザが誤って、または意図的に、車両の走行中に起動スイッチ４０のオン操作（またはオフ操作）、すなわち高電圧回路２０の接続操作または切断操作を行う場合があり、この場合には走行中にコンタクタの故障判定が実施される。
本実施の形態のように駆動用モータ２４がダイレクトドライブモータである場合、車両の走行中（車軸回転時）には駆動用モータ２４の誘起電圧によってコンデンサ電圧Ｖｃが変動する。
このような誘起電圧が発生している状態で、従来技術のようにコンデンサ２６４の電圧Ｖｃを用いてコンタクタの故障判定を行うと、コンタクタが故障（溶着）していない場合でもコンデンサ２６４の電圧Ｖｃの上昇が検出され、コンタクタが故障していると誤判定することになる。

一方で、故障判定部１０２のように電流Ｉｂを用いて故障判定を行うと、コンデンサ電圧Ｖｃが電池電圧Ｖｂと等しい場合以外は、コンタクタ群の故障により電流Ｉｂが発生するため、精度高くコンタクタの故障を判定することができる。
より詳細には、電流Ｉｂは、コンデンサ電圧Ｖｃと電池電圧Ｖｂとの差分が大きいほど大きくなり、またコンデンサ電圧Ｖｃが電池電圧Ｖｂに近づくほど小さくなる。また、コンデンサ電圧Ｖｃが電池電圧Ｖｂに等しい場合は電流Ｉｂは流れない。
コンデンサ電圧Ｖｃと電池電圧Ｖｂとにわずかでも差があれば電流Ｉｂが流れることから、電流Ｉｂを用いて故障判定を行うことにより、故障判定の精度を向上させることができる。

バッテリ接続部１０４は、起動スイッチ４０のオン操作、すなわち高電圧回路２０の接続が切断された状態から、正極側コンタクタ３０および負極側コンタクタ３２を閉に制御して駆動用モータ２４とバッテリ２２とを接続させた状態への切り替えを指示する指示入力があった場合に、正極側コンタクタ３０および負極側コンタクタ３２を閉に制御して駆動用モータ２４とバッテリ２２とを接続させる。
なお、実際に駆動用モータ２４とバッテリ２２とを接続させる際には、まずプリチャージコンタクタ３４と負極側コンタクタ３２とを閉にして制限された電流によってコンデンサ電圧Ｖｃを電池電圧と等しくし（プリチャージ）、その後正極側コンタクタ３０を閉、プリチャージコンタクタ３４を開にして、駆動用モータ２４とバッテリ２２とを接続させる。

ここで、バッテリ接続部１０４は、故障判定部１０２によりコンタクタ群に故障が生じていないと判定された後に、正極側コンタクタ３０および負極側コンタクタ３２を閉にして駆動用モータ２４とバッテリ２２とを接続させる。
すなわち、バッテリ接続部１０４は、故障判定部１０２によりコンタクタ群に故障が生じていないと判定された場合にのみ駆動用モータ２４とバッテリ２２とを接続させ、故障判定部１０２によりコンタクタ群に故障が生じていると判定された場合には、駆動用モータ２４とバッテリ２２とを接続させない。
これにより、コンタクタが故障している状態で高電圧回路２０を接続することを回避して、例えば正極側および負極側コンタクタが両側溶着して高電圧回路２０が接続状態のままとなり、バッテリ２２が過放電になる等の不具合を回避することができる。

図２は、コンタクタ故障判定装置１０による故障判定処理の手順を示すフローチャートである。
コンタクタ故障判定装置１０は、まず高電圧回路２０が接続状態、すなわち正極側コンタクタ３０および負極側コンタクタ３２が閉となり駆動用モータとバッテリ２２とが接続された状態であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。
高電圧回路２０が接続状態である場合（ステップＳ２００：Ｙｅｓ）、コンタクタ故障判定装置１０は、起動スイッチ４０が操作（終了操作）されるまで、そのまま高電圧回路２０の接続を継続する（ステップＳ２０２）。

一方、高電圧回路２０が非接続状態である場合、すなわち正極側コンタクタ３０および負極側コンタクタ３２が開となり駆動用モータとバッテリ２２とが接続されていない状態の場合（ステップＳ２００：Ｎｏ）、コンタクタ故障判定装置１０は、起動スイッチ４０が操作（起動操作）されるまで待機する（ステップＳ２０４：Ｎｏのループ）。
起動スイッチ４０が操作（起動操作）されると（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、故障判定部１０２は故障判定を実施する（ステップＳ２０６）。

図３は、故障判定部１０２による故障判定を模式的に示す説明図であり、図３Ａはいずれのコンタクタにも故障が生じていない場合、図３Ｂは正極側コンタクタ３０に故障が生じている場合を示している。
まず、図３Ａについて説明する。図３Ａでは、いずれのコンタクタにも故障が生じておらず、コンタクタの実際の開閉状態はＥＣＵ１２からの制御信号通りとなっているため、コンタクタの実際の開閉状態とＥＣＵ１２からの制御信号とを区別せずに図示している。
初期状態Ｔ０では、正極側コンタクタ３０、負極側コンタクタ３２、プリチャージコンタクタ３４はすべて開となっており、駆動用モータ２４にはバッテリ２２からは電力供給が行われていない。
このように全てのコンタクタが開となっている場合、通常コンデンサ電圧Ｖｃは０Ｖである。しかし、例えば車両が下り坂を惰性走行している等により車軸が回転している場合には、駆動用モータ２４の誘起電圧によって図３Ａのように０Ｖより高くなる。従来技術のようにコンデンサ電圧Ｖｃを用いて故障判定を行う場合には、このようなコンデンサ電圧Ｖｃの上昇により故障を誤判定する可能性がある。
一方で、故障判定部１０２で故障判定に用いる電流Ｉｂは、初期状態Ｔ０から０Ａであり、また例えば時刻Ｔ１に負極側コンタクタのみを閉にした場合でも０Ａのままである。このように、コンタクタの故障判定に電流Ｉｂを用いることによって、コンデンサ電圧Ｖｃの上昇に伴う故障の誤判定を回避することができる。

次に、図３Ｂについて説明する。図３Ｂでは、正極側コンタクタ３０に故障（溶着）が生じており、点線で示すＥＣＵ１２からの制御信号に反して、正極側コンタクタ３０は閉状態となっている。
この場合、故障判定部１０２で故障判定に用いる電流Ｉｂは、初期状態Ｔ０から時刻Ｔ１までは０Ａであるが、時刻Ｔ１に負極側コンタクタを閉にするとバッテリ２２と負荷機器との間に閉回路が形成され、コンデンサ電圧Ｖｃと反比例する電流Ｉｂが流れる。これにより、故障判定部１０２は正極側電源ラインＬ１上のコンタクタ（正極側コンタクタ３０またはプリチャージコンタクタ３４）に故障が生じていることを検出することができる。
なお、電流Ｉｂは、例えば時刻Ｔ２でコンデンサ電圧Ｖｃが電池電圧Ｖｂとほぼ等しくなる（コンデンサの充電が完了する）と０Ａとなる。より詳細には、駆動用モータ２４の誘起電圧が電池電圧より低い場合は図３ＢのようにＩｂ＝０となる。また、車速が高く、駆動用モータ２４の誘起電圧が電池電圧より高い場合はＩｂ＜０（バッテリ２２を充電する方向）となる。なお、コンデンサ電圧Ｖｃが電池電圧Ｖｂとはモータインバータ２６とバッテリ２２間のハーネス抵抗による電圧降下分の差があるため、完全には同一にならない。

図２の説明に戻り、いずれのコンタクタにも故障がない場合には（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、バッテリ接続部１０４が、正極側コンタクタ３０および負極側コンタクタ３２を閉に制御して駆動用モータ２４とバッテリ２２とを接続させ、高電圧回路２０の接続を実施して（ステップＳ２１０）、本フローチャートによる処理を終了する。
一方、いずれかのコンタクタに故障がある場合には（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、バッテリ接続部１０４は高電圧回路２０の接続を行なわず（高電圧回路２０の接続禁止）、報知部４２はコンタクタ群のいずれかに故障が生じている旨を報知して（ステップＳ２１２）、本フローチャートによる処理を終了する。

以上説明したように、実施の形態にかかるコンタクタ故障判定装置１０によれば、負荷機器とバッテリ２２とを接続するコンタクタ群の故障を判定する際に、コンタクタ群よりバッテリ２２側を流れる電流の変化を用いて故障を判定する。
これにより、負荷機器側で誘起電圧が発生している場合にコンタクタの故障として誤判定するのを避けて、故障判定の判定精度を向上させ、電源供給回路の信頼性を向上させる上で有利となる。
また、コンタクタ故障判定装置１０によれば、負荷機器とバッテリ２２との接続指示があった場合に、コンタクタ群に故障が生じていないことを確認してから負荷機器とバッテリ２２とを接続する。これにより、負荷機器とバッテリ２２との接続の断接を確実に行う上で有利となる。
また、コンタクタ故障判定装置１０によれば、負荷機器である駆動用モータ２４がダイレクトドライブモータであり、車軸の回転による駆動用モータ２４の誘起電圧によってコンデンサ電圧Ｖｃが上昇した場合にも、コンタクタの故障として誤判定するのを避けて、故障判定の判定精度を向上させ、車両システムの信頼性を向上させる上で有利となる。
また、コンタクタ故障判定装置１０によれば、コンタクタ群のいずれかに故障が生じていると判定された場合にユーザに報知する。これにより、ユーザは車両が通常とは異なる状態にあることを察知することができ、必要な対応を迅速に実施する上で有利となる。

１０……コンタクタ故障判定装置、１０２……故障判定部、１０４……バッテリ接続部、２０……高電圧回路、２２……バッテリ、２４……駆動用モータ、２６……モータインバータ、２６２……スイッチング回路、２６４……コンデンサ、２８……電流計、３０……正極側コンタクタ、３２……負極側コンタクタ、３４……プリチャージコンタクタ、３６……プリチャージ抵抗、４０……起動スイッチ、４２……報知部、Ｌ１……正極側電源ライン、Ｌ２……負極側電源ライン。

Claims (5)

1. 負荷機器に電力を供給するバッテリの正極と前記負荷機器の正極とを結ぶ正極側電源ライン上に設けられた正極側コンタクタと、前記バッテリの負極と前記負荷機器の負極とを結ぶ負極側電源ライン上に設けられた負極側コンタクタと、を含むコンタクタ群の故障を判定するコンタクタ故障判定装置であって、
   前記正極側コンタクタよりも前記バッテリ側の前記正極側電源ライン、または前記負極側コンタクタよりも前記バッテリ側の前記負極側電源ラインに流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記コンタクタ群を順次開閉し、当該開閉に伴う前記電流の変化に基づいて前記コンタクタ群のいずれかに故障が生じているか否かを判定する故障判定部と、
   を備えることを特徴とするコンタクタ故障判定装置。
2. 前記故障判定部は、所定の故障判定トリガが発生した場合に前記判定を行い、
   前記故障判定トリガは、前記コンタクタ群を全て開にして前記負荷機器と前記二次電池との接続が切断された状態から、前記正極側コンタクタおよび前記負極側コンタクタを閉にして前記負荷機器と前記二次電池とを接続させた状態への移行を指示する指示入力であり、
   前記指示入力があった場合、前記コンタクタ故障判定部により前記コンタクタ群に故障が生じていないと判定された後に、前記正極側コンタクタおよび前記負極側コンタクタを閉にして前記負荷機器と前記二次電池とを接続させる電池接続部を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１記載のコンタクタ故障判定装置。
3. 前記負荷機器は車両を駆動する駆動用モータであり、前記バッテリは前記車両の駆動用バッテリであり、
   前記駆動用モータは、出力軸の回転を前記車両の車軸に直接伝達するダイレクトドライブモータである、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のコンタクタ故障判定装置。
4. 前記コンタクタ故障判定部によって前記コンタクタ群のいずれかに故障が生じていると判定された場合に、ユーザに報知する報知手段を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のコンタクタ故障判定装置。
5. 負荷機器に電力を供給するバッテリの正極と前記負荷機器の正極とを結ぶ正極側電源ライン上に設けられた正極側コンタクタと、前記バッテリの負極と前記負荷機器の負極とを結ぶ負極側電源ライン上に設けられた負極側コンタクタと、を含むコンタクタ群の故障を判定するコンタクタ故障判定方法であって、
   前記コンタクタ群を順次開閉するコンタクタ開閉工程と、
   前記正極側コンタクタよりも前記バッテリ側の前記正極側電源ライン、または前記負極側コンタクタよりも前記バッテリ側の前記負極側電源ラインに流れる電流を検出する電流検出工程と、
   前記コンタクタ群の開閉に伴う前記電流の変化に基づいて、前記コンタクタ群のいずれかに故障が生じているか否かを判定する故障判定工程と、
   を含んだことを特徴とするコンタクタ故障判定方法。

Images