WO2007123279A1

WO2007123279A1 - 電源制御装置およびリレーの異常検出方法

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Publication number: WO2007123279A1
Application number: PCT/JP2007/059287
Authority: WO
Inventors: Masahito Ozaki; Kenji Uchida; Hisato Nishida
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2007-11-01
Also published as: EP2012338A1; EP2012338B1; CN101427335A; CN101427335B; US20090108674A1; JP2007295699A; JP4788461B2; US7964985B2; EP2012338A4

Abstract

イグニッションキーがＯＮされると、ＥＣＵ（５０）は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（４０）を駆動して電圧Ｖｔｈ１（＜ＶＢ）までコンデンサ（Ｃ１）を充電する。そして、ＥＣＵ（５０）は、第１のリレー（ＳＭＲ１）のみをオンし、そのときの電圧ＶＬの変化に基づいて、オフされている第２のリレー（ＳＭＲ２）の溶着診断を行なう。溶着診断後、ＥＣＵ（５０）は、第２のリレー（ＳＭＲ２）をオンし、主蓄電装置（Ｂ）の電圧レベルまでコンデンサ（Ｃ１）が充電される。

Description

明細書電源制御装置およびリレーの異常検出方法技術分野

この発明は、電源制御装置およびリレーの異常検出方法に関し、特に、システムメインリレーの異常検出方法の技術に関する。背景技術

特開 2 0 0 4— 1 4 2 4 2号公報は、電源回路の制御リレー（システムメインリレー）の異常診断技術を開示する。この公報に開示される電源制御システムは、バッテリと、バッテリの正極側および負極側にそれぞれ接続された第 1および第 2のリレーと、第 1および第 2のリレーそれぞれのバッテリと反対側の端子間の電圧を測定する電圧計とを備える。

そして、システム起動時、第 1および第 2のリレーのいずれか一方のみをオンにした状態で、電圧計からの電圧に基づいてオフ状態にあるリレーの溶着診断が行なわれる。

しかしながら、特開 2 0 0 4— 1 4 2 4 2号公報では、リレー投入時の突入電流について考慮されていない。上記公報に開示される電源制御システムでは、突入電流を防止するために制限抵抗などのプリチャージ回路が設けられていないので、第 1および第 2のリレーのいずれか一方をオンしたときに他方のリレーが溶着していると、バッテリとコンデンサとの間で回路が形成され、突入電流が流れることにより正常なリレーまでも溶着する可能性がある。

一方、コンデンサのプリチャージ用に専用のプリチャージ回路を設けることは、システムの低コスト化ゃ小型化などの観点からは好ましくない。発明の開示

そこで、この発明は、力かる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、プリチャージ回路を設けることなく、かつ、突入電流を発生させることなくシステムメインリレーの溶着診断が可能な電源制御装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、プリチャージ回路を設けることなく、かつ、突入電流を発生させることなく、システムメインリレーの溶着診断が可能な異常検出方法を提供することである。

この発明によれば、電源制御装置は、直流電源と、第 1および第 2のリレーと、容量素子と、双方向コンバータと、電圧検出装置と、制御装置とを備える。第 1 のリレーは、直流電源の一方の極と第 1の電力ラインとの間に接続される。第 2 のリレーは、直流電源の他方の極と第 2の電力ラインとの間に接続される。容量素子は、第 1および第 2の電力ラインの間に接続される。双方向コンバータは、容量素子に並列に第 1および第 2の電力ラインの間に接続される。電圧検出装置は、容量素子の両端の電圧を検出する。制御装置は、双方向コンバータを用いて容量素子を充電（プリチャージ）するように双方向コンバータを制御する。そして、制御装置は、容量素子の充電（プリチャージ）を 2段階に分け、第 1段階において直流電源の電圧よりも低い所定電圧まで容量素子を充電するように双方向コンバータを制御した後、第 1および第 2のリレーをそれぞれオフ状態およびォン状態にし、そのときの電圧検出装置からの電圧検出値の変化に基づいて第 1のリレーの溶着を判定する。

好ましくは、所定電圧は、第 1および第 2のリレーのいずれもがオンされた場合に直流電源と容量素子との電圧差によって突入電流が発生する電圧の上限よりも高い値に設定される。

好ましくは、制御装置は、所定電圧と直流電源の電圧との間に設定される第 1 のしきい電圧を電圧検出値が超えると、第 1のリレーが溶着しているものと判定する。

また、好ましくは、制御装置は、第 1および第 2のリレーをそれぞれオフ状態およびオン状態にするとともに、直流電源の電圧まで容量素子を充電するように双方向コンバータを再び制御し、電圧検出値が直流電源の電圧に到達するまでの時間が規定のしきい時間よりも短いとき、第 1のリレーが溶着しているものと判定する。好ましくは、制御装置は、第 1段階後の第 2段階において直流電源の電圧レべルまで容量素子が充電（プリチャージ）された後、第 1および第 2のリレーをそれぞれオン状態およびオフ状態にするとともに容量素子を放電するように双方向コンバータを制御し、そのときの電圧検出値の変化に基づいて第 2のリレーの溶着をさらに判定する。

さらに好ましくは、制御装置は、直流電源の電圧よりも低いレベルに設定される第 2のしきい電圧を電圧検出値が下回らないとき、第 2のリレーが溶着しているものと判定する。

また、この発明によれば、リレーの異常検出方法は、電源装置におけるリレーの異常検出方法である。電源装置は、直流電源と、第 1および第 2のリレーと、容量素子と、双方向コンバータと、電圧検出装置とを備える。第 1のリレーは、直流電源の一方の極と第 1の電力ラインとの間に接続される。第 2のリレーは、直流電源の他方の極と第 2の電力ラインとの間に接続される。容量素子は、第 1 および第 2の電力ラインの間に接続される。双方向コンバータは、容量素子に並列に第 1および第 2の電力ラインの間に接続される。電圧検出装置は、容量素子の両端の電圧を検出する。そして、異常検出方法は、双方向コンバータを駆動して直流電源の電圧よりも低い所定電圧まで容量素子を充電（プリチャージ）するステップと、所定電圧まで容量素子が充電された後、第 1および第 2のリレーをそれぞれオフ状態およびォン状態にするステップと、電圧検出装置からの電圧検出値の変化に基づいて第 1のリレーの溶着を判定するステップとを含む。

好ましくは、第 1のリレーの溶着を判定するステップにおいて、所定電圧と直流電源の電圧との間に設定される第 1のしきい電圧を電圧検出値が超えると、第 1のリレーが溶着しているものと判定される。

また、好ましくは、異常検出方、法は、第 1および第 2のリレーがそれぞれオフ状態およびオン状態にされるとともに、直流電源の電圧まで容量素子を充電するように双方向コンバータを再び制御するステップをさらに含む。そして、第 1のリレーの溶着を判定するステップにおいて、電圧検出値が直流電源の電圧に到達するまでの時間が規定のしきい時間よりも短いとき、第 1のリレーが溶着しているものと判定される。

好ましくは、異常検出方法は、第 1のリレーの溶着判定後、直流電源の電圧レベルまで容量素子を充電（プリチャージ）するステップと、容量素子が充電された後、第 1および第 2のリレーをそれぞれオン状態およびオフ状態にするステツプと、双方向コンバータを駆動して容量素子を放電するステップと、容量素子の放電時における電圧検出値の変化に基づいて第 2のリレーの溶着を判定するステップとをさらに含む。

さらに好ましくは、第 2のリレーの溶着を判定するステップにおいて、直流電源の電圧よりも低いレベルに設定される第 2のしきい電圧を電圧検出値が下回らないとき、第 2のリレーが溶着しているものと判定される。

この発明においては、容量素子に並列に第 1および第 2の電力ラインの間に双方向コンバータが接続される。そして、容量素子の充電（プリチャージ）が 2段階に分けられ、第 1段階において直流電源の電圧よりも低い所定電圧まで双方向コンバータを用いて容量素子を充電した後第 1のリレーの榕着判定を行なうので、溶着診断時における直流電源と容量素子との電圧差が抑えられ、突入電流の発生が防止される。

したがって、この発明によれば、制限抵抗などのプリチャージ回路を設けることなく、つ、突入電流を発生させることなく、リレーの溶着診断を行なうことができる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の実施の形態 1による電源制御装置を備える負荷駆動装置の全体ブロック図である。

図 2は、図 1に示す E C Uによるシステム起動時の制御フローチヤ一トである。図 3は、システム起動時における主要な信号および電圧 V Lのタイミングチヤートである。

図 4は、図 1に示す E C Uによるシステム停止時の制御フローチヤ一トである。図 5は、システム停止時における主要な信号および電圧 VLのタイミングチヤ一トである。

図 6は、実施の形態 2における E CUによるシステム起動時の制御フローチヤ一トである。

図 7は、実施の形態 2におけるシステム起動時の主要な信号および電圧 Vしのタイミングチヤ一トである。発明を実施するための最良の形態

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による電源制御装置を備える負荷駆動装置の全体ブロック図である。図 1を参照して、負荷駆動装置 100は、主蓄電装置 B 1と、システムメインリレー 10と、昇圧コンバータ 20と、ィンバータ 30と、電源ライン PL 1， P L 2と、接地ライン S L 1， S L 2と、コンデンサ C 1， C 2と、双方向 DC/DCコンバータ 40と、補機用蓄電装置 B 2と、 ECU (Electronic Control Unit) 50と、電圧センサ 72， 76, 78とを備える。この負荷駆動装置 100は、ハイプリッド自動車（Hybrid Vehicle) や電気自動車（Electric Vehicle) などの電動車両に搭載される。そして、この負荷駆動装置 100によって駆動されるモータジェネレータ 80は、駆動輪（図示せず）と連結され、駆動輪を駆動する電動機として車両に組込まれる。なお、モータジエネレータ 80は、エンジン（図示せず）と連結され、エンジン始動を行ない得る電動機として動作し、かつ、エンジンによって駆動される発電機として動作するものとしてハイブリッド自動車に組込まれてもよい。

システムメインリレー 10は、リレー SMR 1 , S MR 2を含む。リレ一 SM

R 1は、主蓄電装置 B 1の正極と電源ライン PL 1との間に接続される。リレー SMR2は、主蓄電装置 B 1の負極と接地ライン S L 1との間に接続される。コンデンサ C 1は、電源ライン PL 1と接地ライン SL 1との間に接続される。双方向 DCノ DCコンバータ 40は、コンデンサ C 1に並列に電源ライン PL 1 と接地ライン SL 1との間に接続される。補機用蓄電装置 B 2は、双方向 DC, D Cコンバータ 40に接続される。

昇圧コンバータ 20は、電源ライン PL 1および接地ライン SL 1と電源ライン P L 2および接地ライン S L 2との間に接続される。コンデンサ C 2は、電源ライン PL 2と接地ライン S L 2との間に接続される。

インバータ 30は、電源ライン PL 2と接地ライン S L 2との間に並列に接続される U相アーム、 V相アームおよび W相アームを含む（図示せず）。そして、 U, V, W各相アームにおける上アームと下アームとの接続点は、モータジエネレータ 80の U, V, W各相コイル（図示せず）にそれぞれ接続される。

主蓄電装置 B 1は、充放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。主蓄電装置 B 1は、システムメインリレ一 10を介してコンデンサ C 1へ電力を供給する。また、主蓄電装置 B 1は、システムメインリレー 10を介して双方向 DC/DCコンバータ 40へも電力を供給する。'さらに、主蓄電装置 B 1は、昇圧コンバータ 20から電源ライン PL 1 へ出力される電力を受けて充電される。なお、主蓄電装置 B 1として、大容量のキャパシタを用いてもよい。

電圧センサ 72は、主蓄電装置 B 1の電圧 VBを検出し、その検出した電圧 V Bを ECU 50へ出力する。リレー SMR 1は、 E CU 50からの信号 S E 1が活性化されると、電源ライン P L 1を主蓄電装置 B 1の正極と接続する。リレー SMR 2は、 ECU 50からの信号 SE 2が活性化されると、接地ライン SL 1 を主蓄電装置 B 1の負極と接続する。コンデンサ C 1は、電源ライン PL 1と接地ライン S L 1との間の電圧変動を平滑化する。電圧センサ 76は、コンデンサ C 1の両端の電圧 VLを検出し、その検出した電圧 VLを ECU 50へ出力する。昇圧コンバータ 20は、コンデンサ C 1から供給される電圧を ECU 50からの信号 PWCに基づいて昇圧し、その昇圧した電圧をコンデンサ C 2へ供給する。また、昇圧コンバータ 20は、コンデンサ C 2から供給される電圧を ECU 50 からの信号 PWCに基づいて降圧し、その降圧した電圧をコンデンサ C 1へ供給する。

コンデンサ C 2は、電源ライン P L 2と接地ライン S L 2との間の電圧変動を平滑化する。電圧センサ 78は、コンデンサ C 2の両端の電圧 VHを検出し、その検出した電圧 VHを ECU 50へ出力する。

インバータ 30は、 ECU 50からの信号 PWIに基づいて、コンデンサ C 2 力ら受ける直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ 80へ出力する。また、インバータ 30は、 ECU 50からの信号 PWIに基づいて、モータジェネレータ 80によって発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンデンサ C 2 へ供給する。

双方向 DCZDCコンバータ 40は、 ECU 50からの信号 CTL 1に基づいて、電¾1ライン P L 1から供給される直流電圧を補機系の電圧レベルに降圧し、その降圧した電圧を捕機用蓄電装置 B 2へ出力する。また、双方向 DCZDCコンバータ 40は、 ECU 50からの信号 CTL 2に基づいて、補機用蓄電装置 B 2から供給される直流電圧を昇圧し、その昇圧した電圧を電源ライン PL 1へ出力する。

補機用蓄電装置 B 2は、充放電可能な直流電源であり、たとえば、鉛電池からなる。補機用蓄電装置 B 2は、双方向 DC/DCコンバータ 40によって充電される。また、補機用蓄電装置 B 2は、双方向 DC/DCコンバータ 40へ電力を供給する。

ECU 50は、電圧センサ 76， 78からそれぞれ電圧 VL， VHを受け、図示されない外部 E CUからモータジェネレータ 80のトノレク指令値 TRおよびモータ回転数 MRNを受ける。そして、 ECU50は、これらの信号に基づいて、昇圧コンバータ 20を駆動するための信号 PWCを生成し、その生成した信号 P

WCを昇圧コンバータ 20へ出力する。

また、 ECU 50は、モータジェネレータ 80のトルク指令値 TRおよびモータ電流ならびに電圧 VHに基づいて、モータジェネレータ 80を駆動するための信号 PWIを生成し、その生成した信号 PWIをインバータ 30へ出力する。なお、モータジェネレータ 80のモータ電流は、図示されない電流センサによって検出される。

また、 ECU 50は、双方向 DC/DCコンバータ 40を駆動するための信号 CTL 1を生成し、その生成した信号 CTL 1を双方向 DC/DCコンバータ 4 0へ出力する。これにより、主蓄電装置 B 1からの電力またはモータジエネレータ 80によって発電された電力によって補機用蓄電装置 B 2が充電される。また、 ECU 50は、イグニッションキー（図示せず）の位置を示す信号 I G に基づいてイグニッションキーが ON位置に回動されたと判断すると、双方向 D CZDCコンバータ 40を駆動するための信号 CTL 2を生成し、その生成した信号 CTL 2を双方向 DC/DCコンバータ 40へ出力する。これにより、システム起動時、双方向 DC/DCコンバータ 40を用いて補機用蓄電装置 B 2からコンデンサ C 1が充電（プリチャージ）される。.

ここで、 ECU 50は、後述の方法によりコンデンサ C 1の充電（プリチヤ一ジ）を 2段階に分けて行ない、 1段階目の充電後にリレー SMR 2の溶着診断を実行する。そして、溶着診断終了後、 2段階目の充電が実行される。

また、 ECU 50は、信号 I Gに基づいてイグニッションキーが OF F位置に回動されたと判断すると、双方向 DC/DCコンバータ 40を駆動するための信号 C T L 1を生成し、その生成した信号 C TL 1を双方向 D C/DCコンバ一タ 40へ出力する。これにより、システム停止時、双方向 DCZDCコンバータ 4 0を用いてコンデンサ C 1の電荷が補機用蓄電装置 B 2へ放電される。

ここで、 ECU 50は、後述の方法により、双方向 DCZDCコンバータ 40 を用いたコンデンサ C 1の放電に併せてリレー S MR 1の溶着診断を実行する。図 2は、図 1に示した ECU 50によるシステム起動時の制御フローチヤ一トである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図 2を参照して、 ECU 50は、イグニッションキーからの信号 I Gに基づいて、イグニッションキーが ON位置に回動されたか否かを判定する（ステップ S 10) 。 ECU50は、イグニッションキーが ON位置に回動されていないと判定すると（ステップ S 10において NO) 、以降の一連の処理を行なうことなく処理を終了する。

ステップ S 10においてイグニッションキーが ON位置に回動されたと判定されると（ステップ S 10において YES) 、 ECU50は、信号 CTL 2を生成して双方向 DC/DCコンバータ 40へ出力する。そうすると、双方向 DC/D Cコンバータ 40が駆動され、捕機用蓄電装置 B 2からコンデンサ C 1の充電 (プリチャージ）が開始される。なお、この時点では、システムメインリレー 1 0のリレー SMR 1， SMR 2はいずれもオフしており、主蓄電装置 B 1からコンデンサ C 1への電荷の供給は無い。そして、 ECU50は、予め設定された電圧 V t h 1に電圧 VLが到達するまで、信号 CTL 2を活性化する（ステップ S 20) 。

ここで、電圧 V t h lは、システムメインリレー 10の突入電流仕様に基づいて決定される。具体的には、システムメインリレー 10を損傷させ得る突入電流仕様と回路インピーダンスとによって、システムメインリレー 10を投入可能な電圧 VLのレベルを決定できる。そこで、そのリレー投入可能電圧よりも電圧 V t h 1が高くなるように電圧 V t h 1が決定される。

電圧 V Lが電圧 V t h 1に到達すると、 E CU 50は、信号 GT L 2を非活性化して双方向 DC/DCコンバータ 40を停止させる (ステップ S 30) 。次いで、 ECU 50は、信号 S E 1を活性化してリレー SMR 1をオンする（ステツプ S40) 。そして、 ECU 50は、電圧 V Lが電圧 V t h 2を上回るか否かを判定する（ステップ S 50) 。ここで、電圧 Vt h 2は、オフされているリレー SMR 2が溶着しているか否かを判定するためのしきい電圧であり、電圧 V t h 1と電圧 VBとの間に設定される。

ステップ S 50において電圧 V Lが電圧 V t h 2以下であると将定されると (ステップ S 50において NO) 、リレー SMR 2は正常にオフされていると判断され、 ECU 50は、信号 SE 2を活性化してリレー SMR 2をオンする（ステツプ S 60) 。そうすると、主蓄電装置 B 1からコンデンサ C 1へ電荷が供給され、電圧 VBまでコンデンサ C 1が充電される。

なお、ステップ S 60においてリレー SMR 2をオンしても、電圧 VLはリレ一投入可能電圧よりも高いので（電圧 V t h 1 ) 、突入電流が発生することはなレヽ。なお、ステップ S 60においてリレー SMR 2をオンする前に、双方向 DC ZD Cコンバータ 40を駆動してコンデンサ C 1を電圧 VBまで充電してもよい, 一方、ステップ S 50において電圧 VLが電圧 V t h 2を超えたと判定されると（ステップ S 50において YE S) 、オフされているリレー SMR 2は溶着していると判断され、 ECU 50は、リレー SMR 2が異常であると判定する（ステツプ S 70) 。

図 3は、システム起動時における主要な信号および電圧 VLのタイミングチヤートである。図 3を参照して、時刻 t Oにおいて、イグニッションキーが ON位置に回動されると、双方向 DC/DCコンバータ 40が駆動され、補機用蓄電装置 B 2からコンデンサ C 1の充電（プリチャージ）が開始される。

時刻 t 1において、電圧 VLが電圧 V t h 1に到達すると、双方向 DCZDC コンバータ 40が一旦停止され、リレー SMR 1がオンされる。ここで、リレー SMR 2が正常にオフされていれば、主蓄電装置 B 1からコンデンサ C 1への電荷の供給は無いので、リレー SMR 1がオンされても電圧 VLは上昇しない（実線）。

一方、リレー SMR 2が溶着している場合、リレー SMR 1がオンされると主蓄電装置 B 1からコンデンサ C 1へ電荷が供給され、電圧 VLが上昇する（点線）。そして、電圧 VLが電圧 V t h 2を上回ると、リレー S MR 2が異常であると判定される。

リレー SMR 2の正常が確定すると、時亥 lj t 2においてリレー SMR2がオンされ、電圧 VBまでコンデンサ C 1が充電（プリチャージ）される。

リレー SMR 1の溶着診断は、システム停止時に行なわれる。

図 4は、図 1に示した ECU 50によるシステム停止時の制御フローチヤ一トである。なお、このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図 4を参照して、 ECU 50は、信号 I Gに基づいて、イグニッションキーが OFF位置に回動されたか否かを判定する（ステップ S 1 10) 。 ECU50は、イグニッションキーが OFF位置に回動されていないと判定すると（ステップ S 1 10において NO) 、以降の一連の処理を行なうことなく処理を終了する。ステップ S I 10においてイグニッションキーが OFF位置に回動されたと判定されると（ステップ S 1 10において YES) 、 ECU 50は、信号 S E 1を非活性化してリレー SMR 1をオフする（ステップ S 1 20) 。次いで、 ECU 50は、信号 CTL 1を生成して双方向 DCZDCコンバータ 40へ出力する。そうすると、双方向 DC/DCコンバータ 40が駆動され、コンデンサおから補機用蓄電装置 B 2への放電が開始される（ステップ S 130) 。

コンデンサ C 1の放電中、 ECU 50は、電圧 VLが電圧 V t h 3を下回るか否かを判定する（ステップ S 140) 。ここで、電圧 V t h 3は、オフされているリレー SMR 1が溶着しているか否かを判定するためのしきい電圧であり、電圧 VBよりも低いレベルに設定される。

ステップ S 140において電圧 VLが電圧 V t h 3を下回ったと判定されると (ステップ S 140において YE S) 、 ECU 50は、リレー SMR 1が正常にオフされていると判断する。そして、コンデンサ C 1が十分に放電されたことを示す電圧 δ Vを電圧 VLが下回ると（ステップ S 150において YE S) 、 EC U 5◦は、信号 CTL 1を非活性化して双方向 DCZDCコンバータ 40を停止させる（ステップ S 160) 。そして、 ECU 50は、信号 SE 2を非活性化してリレー SMR 2をオフし（ステップ S 170) 、一連の処理を終了する。

一方、ステップ S 140において電圧 VLが電圧 V t h 3を下回らないと判定されると（ステップ S 140において NO) 、オフされているリレー SMR 1は溶着していると判断され、 ECU 50は、リレー S MR 1が異常であると判定する（ステップ S 180) 。そして、 ECU 50は、ステップ S 1 70へ処理を進める。 - 図 5は、システム停止時における主要な信号および電圧 VLのタイミングチヤートである。図 5を参照して、時刻 t lにおいて、イグニッションキーが OFF 位置に回動されると、リレー SMR 1がオフされる。そして、双方向 DCZDC コンバータ 40が駆動され、コンデンサ C 1から補機用蓄電装置 B 2への放電が開台される。

リレー SMR 1が正常にオフされていれば、時刻 1後、電圧 VLは低下し、電圧 VLが電圧 Vt h 3を下回ると、リレー SMR1が正常であると判定される < そして、時刻 t 2において、電圧 VLが電圧 δ Vを下回ると（図示せず）、双方向 DCZDCコンバータ 40が停止され、リレー SMR 2がオフされる。

以上のように、この実施の形態 1においては、コンデンサ C 1のプリチャージが 2段階に分けられる。そして、第 1段階において双方向 DC_ DCコンバータ 40を用いて電圧 V t h 1までコンデンサ C 1を充電した後、リレー SMR 2の溶着診断が行なわれるので、溶着診断時における主蓄電装置 B 1とコンデンサ C 1との電圧差が抑えられ、突入電流の発生が防止される。したがって、この実施の形態 1によれば、制限抵抗などのプリチャージ回路を設けることなく、かつ、突入電流を発生させることなく、システムメインリレー 10の溶着診断を行なうことができる。

また、この実施の形態 1によれば、システム停止時に双方向 DC /DCコンパータ 40を用いてコンデンサ C 1の放電を行なうので、迅速にコンデンサ C 1を放電できる。また、捕機用蓄電装置 B 2に電荷が放電されるので、電力の無駄を抑えることができる。そして、この双方向 DC/DCコンバータ 40を用いたコンデンサ C 1の放電に併せて、他方のリレー S MR 1の溶着診断を行なうこと力 S できる。

[実施の形態 2]

この実施の形態 2は、システム起動時の溶着判定方法が実施の形態 1と異なり、その他の構成は実施の形態 1と同じである。

図 6は、実施の形態 2における ECU 5 OAによるシステム起動時の制御フロ一チャートである。なお、このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図 6を参照して、このフローチャートに示される処理は、図 2に示した一連の処理において、ステップ S 50に代えてステップ S 5 2, S 54を含む。すなわち、ステップ S 20において 1段階目のプリチャージが行なわれ、ステップ S 4 0においてリレー SMR 1がオンされると、 ECU 50Aは、信号 CTL 2を生成して双方向 DC/DCコンバータ 40へ出力し、電圧 VLが電圧 VBに到達するまで信号 CTL 2を活性化する（ステップ S 5 2) 。

このステップ S 5 2における 2段階目のプリチャージ時、 ECU 5 OAは、リレー SMR 1をオンした時刻から電圧 VLが電圧 VBに到達するまでの時間厶 t を計時する。そして、 ECU50Aは、その時間 Δ tが予め設定されたしきい時間 ΔΤ t hよりも短いか否かを判定する（ステップ S 54) 。

このしきい時間 ΔΤ t hは、双方向 DCZDCコンバータ 40を用いて電圧 V t h 1から電圧 VBまでコンデンサ C 1を充電する際に予想される充電時間よりも短い時間に設定され、たとえば、時間 Δ tの計時誤差を考慮してその誤差分だけ予想充電時間よりも短い時間に設定される。

そして、ステップ S 54において時間 Δ tがしきい時間 ΔΤ t h以上であると判定されると（ステップ S 54において NO) 、リレー SMR 2は正常にオフされていると判断され、 ECU50Aは、ステップ S 60へ処理を進める。

一方、ステップ S 54において時間 Δ tがしきい時間 ΔΤ t hよりも短いと判定されると（ステップ S 54において YE S) 、オフされているリレー SMR 2 が溶着しているために主蓄電装置 B 1からコンデンサ C 1に電荷が供給されて電圧 VLが短時間で上昇したものと判断され、 ECU 50 Aは、ステップ S 70へ処理を進める。

なお、イグニッションキーがオンされた後、電圧 VLが電圧 VBに到達するまで連続的にコンデンサ C 1をプリチャージし、電圧 VLが電圧 V t h 1に到達したときにリレー SMR 1をオンさせるようにしてもよいが、' リレー SMR 1の動作に遅れがあることを考慮すると、上記のように電圧 V t h 1までコンデンサ C 1を一旦プリチャージし、リレー SMR 1をオンするとともに 2段階目のプリチヤージを開始するのが好ましい。

なお、 ECU 5 OAのその他の機能は、実施の形態 1における ECU 50と同じである。

図 7は、実施の形態 2におけるシステム起動時の主要な信号および電圧 VLのタイミングチャートである。図 7を参照して、時刻 t Oにおいて、イダ二ッションキーが ON位置に回動されると、双方向 DCZDCコンバータ 40が駆動され、補機用蓄電装置 B 2からコンデンサ C 1の充電（プリチャージ）が開始される。時刻 t 1において、電圧 VLが電圧 V t h 1に到達すると、双方向 DCZDC コンバータ 40が一旦停止される。そして、時刻 t 2においてリレー SMR 1力オンされ、双方向 DCZDCコンバータ 40が再び駆動される。ここで、リレー SMR 2が正常にオフされていれば、コンデンサ C 1は双方向 DCZDCコンパータ 40によって充電され、時刻 t 3においてコンデンサ C 1の充電が終了する (実線）。一方、リレー SMR 2が溶着している場合、リレー SMR 1がオンされると主蓄電装置 B 1からコンデンサ C 1へ電荷が供給され、電圧 VLが即座に電圧 VB まで上昇する（点線）。したがって、リレー SMR 1がオンされてから電圧 VL が電圧 VBに到達するまでの時間 Δ tを計時し、リレー S MR 2が正常のときに通常かかる時間（t 3— t 2) よりも時間 Δ tが著しく短い場合、リレー S MR 2が異常であると判定される。

そして、時刻 t 3において電圧 VLが電圧 VBに到達し、リレー SMR2の正常が確定すると、時刻 t 4においてリレー SMR 2がオンされる。

以上のように、この実施の形態 2においては、コンデンサ C 1のプリチャージを行ないつつリレー SMR 2の溶着診断が行なわれる。すなわち、実施の形態 1 においては、リレー S MR 2の溶着診断時、コンデンサ C 1のプリチャージは停止され、電圧 VLが上昇しないことをもってリレー SMR 2の正常判定が行なわれる。一方、この実施の形態 2では、 2段階目のプリチャージ時における電圧 V Lの上昇時間によってリレー S MR 2の溶着診断を行なうので、実施の形態 1に比べてシステム起動時間を短縮することができる。

なお、上記の各実施の形態においては、 ECU 50, 5 OAが電圧 VLを監視し、双方向 DCZDCコンバータ 40は、 ECU50, 50Aから受ける信号 C TL 1, CTL 2に基づいて動作するものとしたが、 ECU 50, 5 OAから双方向 DCZDCコンバータ 40へ目標電圧を設定し（電圧 V t h 1や VBなど）、電圧 VLがその目標電圧になるように双方向 DC ZD Cコンバータ 40が電圧 V Lを制御してもよい。

また、上記の各実施の形態においては、システム停止時にリレー SMR 1の溶着診断を行なうものとしたが、システム起動時にリレー S MR 2の溶着診断に続いてリレー SMR 1の溶着診断を行なってもよい。伹し、リレー SMR1の溶着診断にはコンデンサ C 1の放電を伴なうので、上記の実施の形態のように、コンデンサ C 1の放電を行なうシステム停止時にリレー S MR 1の溶着診断を併せて行なうのが効率的である。

また、上記の各実施の形態においては、イグニッションキーの ON時にリレー S MR 2の溶着診断を行ない、イグニッションキーの OF F時にリレー S MR 1 の溶着診断を行なうものとしたが、イグニッションキーの ON時にリレー SMR 1の溶着診断を行ない、イグニッションキーの OF F時にリレー SMR2の溶着診断を行なってもよい。

また、上記においては、負荷駆動装置 100は、昇圧コンバータ 20を備えるものとしたが、この発明は、昇圧コンバータ 20を備えていない負荷駆動装置にも適用可能である。

なお、上記において、主蓄電装置 B 1は、この発明における「直流電源」に対応し、コンデンサ C1は、この発明における「容量素子」に対応する。また、電源ライン PL 1および接地ライン S L 1は、それぞれこの発明における「第 2の電力ライン」および「第 1の電力ライ,ン」に対応し、リレー SMRl, SMR2 は、それぞれこの発明における「第 2のリレー」および「第 1のリレー」に対応する ί> さらに、双方向 DCZDCコンバータ 40は、この発明における「双方向コンバータ」に対応し、 ECU50, 5 OAは、この発明における「制御装置」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つ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請求の範囲によって示され、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。

Claims

請求の範囲

1 . 直流電源と、

前記直流電源の一方の極と第 1の電力ラインとの間に接続される第 1のリレーと、

前記直流電源の他方の極と第 2の電力ラインとの間に接続される第 2のリレーと、 ' ' 前記第 1および第 2の電力ラインの間に接続される容量素子と、

前記容量素子に並列に前記第 1および第 2の電力ラインの間に接続される双方向コンバータと、

前記容量素子の両端の電圧を検出する電圧検出装置と、

前記双方向コンバータを用いて前記容量素子を充電するように前記双方向コンバータを制御する制御装置とを備え、

前記制御装置は、前記容量素子の充電を 2段階に分け、第 1段階において前記直流電源の電圧よりも低い所定電圧まで前記容量素子を充電するように前記双方向コンバータを制御した後、前記第 1および第 2のリレーをそれぞれオフ状態およびオン状態にし、そのときの前記電圧検出装置からの電圧検出値の変化に基づいて前記第 1のリレーの溶着を判定する、電源制御装置。

2 . 前記所定電圧は、前記第 1および第 2のリレーのいずれもがオンされた場合に前記直流電源、と前記容量素子との電圧差によつて突入電流が発生する電圧の上限よりも高い値に設定される、請求の範囲第 1項に記載の電源制御装置。

3 . 前記制御装置は、前記所定電圧と前記直流電源の電圧との間に設定される第 1のしきい電圧を前記電圧検出値が超えると、前記第 1のリレーが溶着しているものと判定する、請求の範囲第 1項に記載の電源制御装置。

4 . 前記制御装置は、前記第 1および第 2のリレーをそれぞれオフ状態およびォン状態にするとともに、前記直流電源の電圧まで前記容量素子を充電するように前記双方向コンバータを再び制御し、前記電圧検出値が前記直流電源の電圧に到達するまでの時間が規定のしきい時間よりも短いとき、前記第 1のリレーが溶着しているものと判定する、請求の範囲第 1項に記載の電源制御装置。

5 . 前記制御装置は、前記第 1段階後の第 2段階において前記直流電源の電圧レベルまで前記容量素子が充電された後、前記第 1および第 2のリレーをそれぞれオン状態およびオフ状態にするとともに前記容量素子を放電するように前記双方向コンバータを制御し、そのときの前記電圧検出値の変化に基づいて前記第 2のリレーの溶着をさらに判定する、請求の範囲第 1項に記載の電源制御装置。

6 . 前記制御装置は、前記直流電源の電圧よりも低いレベルに設定される第 2のしきい電圧を前記電圧検出値が下回らないとき、前記第 2のリレーが溶着しているものと判定する、請求の範囲第 5項に記載の電源制御装置。

7 . 電源装置におけるリレーの異常検出方法であって、

前記電源装置は、

直流電源と、

前記直流電源の他方の極と第 2の電力ラインとの間に接続される第 2のリレーと、

前記第 1および第 2の電力ラインの間に接続される容量素子と、

前記容量素子に並列に前記第 1および第 2の電力ラインの間に接続される双方向コンノータと、

前記容量素子の両端の電圧を検出する電圧検出装置とを備え、

前記異常検出方法は、

前記双方向コンバータを駆動して前記直流電源の電圧よりも低い所定電圧まで前記容量素子を充電するステップと、

前記所定電圧まで前記容量素子が充電された後、前記第 1および第 2のリレーをそれぞれォフ状態およびォン状態にするステップと、

前記電圧検出装置からの電圧検出値の変化に基づいて前記第 1のリレーの溶着を判定するステップとを含む、異常検出方法。

8 . 前記所定電圧は、前記第 1および第 2のリレーのいずれもがオンされた場合に前記直流電源と前記容量素子との電圧差によつて突入電流が発生する電圧の上限よりも高い値に設定される、請求の範囲第 7項に記載の異常検出方法。

9 . 前記第 1のリレーの溶着を判定するステップにおいて、前記所定電圧と前記直流電源の電圧との間に設定される第 1のしきい電圧を前記電圧検出値が超えると、前記第 1のリレーが溶着しているものと判定される、請求の範囲第 7項に記載の異常検出方法。

1 0 . 前記第 1および第 2のリレーがそれぞれオフ状態およびオン状態にされるとともに、前記直流電源の電圧まで前記容量素子を充電するように前記双方向コンバータを再び制御するステップをさらに含み、

前記第 1のリレーの溶着を判定するステップにおいて、前記電圧検出値が前記直流電源の電圧に到達するまでの時間が規定のしきい時間よりも短いとき、前記第 1のリレーが溶着しているものと判定される、請求の範囲第 7項に記載の異常検出方法。

1 1 . 前記第 1のリレーの溶着判定後、前記直流電源の電圧レベルまで前記容量素子を充電するステップと、

前記容量素子が充電された後、前記第 1および第 2のリレーをそれぞれオン状態およぴォフ状態にするステップと、

前記双方向コンバータを駆動して前記容量素子を放電するステツプと、前記容量素子の放電時における前記電圧検出値の変化に基づいて前記第 2のリレーの溶着を判定するステップとをさらに含む、請求の範囲第 7項に記載の異常検出方法。

1 2 . 前記第 2のリレーの溶着を判定するステップにおいて、前記直流電源の電圧よりも低いレベルに設定される第 2のしきい電圧を前記電圧検出値が下回らなレヽとき、前記第 2のリレーが溶着しているものと判定される、請求の範囲第 1 1 項に記載の異常検出方法。