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JP7726415B2 - 電源システム及びプログラム - Google Patents
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JP7726415B2 - 電源システム及びプログラム - Google Patents

電源システム及びプログラム

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、2022年12月9日に出願された日本出願番号2022-197449号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
本開示は、電源システム及びプログラムに関する。
従来、特許文献1に記載されているように、車両用の電源システムにおいて、システムメインリレーの溶着を判断する方法が知られている。
特開2020-99129号公報
ところで、複数の蓄電部を有する電源システムにおいて、一部の蓄電部を高圧回路から切り離して、低圧回路に接続し、低圧負荷に電力を供給する電源システムの開発が進められている。このような電源システムにおいて、特許文献1の溶着判断方法をそのまま採用すると、高圧回路と低圧回路とが直結されるという課題があり、そのまま採用することができなかった。
本開示は、安全にスイッチの故障判定を行うことができる電源システム及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
上記課題を解決するための第1の電源システムは、
高圧回路と、低圧回路とに接続され、複数の蓄電部を備える電源システムにおいて、
前記複数の蓄電部のうち第1蓄電部と、前記高圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第1スイッチ部と、
複数の蓄電部のうち前記第1蓄電部と第2蓄電部との間の通電及び通電遮断を切り替える第2スイッチ部と、
前記第2蓄電部と、前記低圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第3スイッチ部と、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部を制御するスイッチ制御部と、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部の故障判定を行う故障判定部と、を備え、
前記故障判定部は、
前記第2スイッチ部がオフされることにより、前記第1蓄電部と第2蓄電部との間が通電遮断されている場合、前記スイッチ制御部により前記第1スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて行う当該第1スイッチ部の故障判定と、前記スイッチ制御部により前記第3スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて行う当該第3スイッチ部の故障判定のうち少なくともいずれか一方を行う。
上記構成によれば、第2スイッチ部により、高圧回路と低圧回路とが遮断されるため、安全にスイッチの故障判定を行うことができる。
上記課題を解決するための第2の電源システムは、
高圧回路と、低圧回路とに接続され、複数の蓄電部を備える電源システムにおいて、
前記複数の蓄電部のうち第1蓄電部と、前記高圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第1スイッチ部と、
複数の蓄電部のうち前記第1蓄電部と第2蓄電部との間の通電及び通電遮断を切り替える第2スイッチ部と、
前記第2蓄電部と、前記低圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第3スイッチ部と、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部を制御するスイッチ制御部と、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部の故障判定を行う故障判定部と、を備え、
前記故障判定部は、
前記第1スイッチ部がオフされることにより前記第1蓄電部と前記高圧回路との間が通電遮断されている場合、又は前記第3スイッチ部がオフされることにより前記第2蓄電部と前記低圧回路との間が通電遮断されている場合、前記スイッチ制御部により第2スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて当該第2スイッチ部の故障判定を行う。
上記構成によれば、第1スイッチ部又は第3スイッチ部により、高圧回路と低圧回路とが遮断されるため、安全にスイッチの故障判定を行うことができる。
上記課題を解決するための第1のプログラムは、
高圧回路と、低圧回路とに接続される電源システムであって、
複数の蓄電部と、
前記複数の蓄電部のうち第1蓄電部と、前記高圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第1スイッチ部と、
複数の蓄電部のうち前記第1蓄電部と第2蓄電部との間の通電及び通電遮断を切り替える第2スイッチ部と、
前記第2蓄電部と、前記低圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第3スイッチ部と、を備える前記電源システムの制御装置が実施するプログラムにおいて、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部を制御するスイッチ制御処理と、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部の故障判定を行う故障判定処理と、を有し、
前記故障判定処理では、
前記第2スイッチ部がオフされることにより、前記第1蓄電部と第2蓄電部との間が通電遮断されている場合に、前記第1スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて行われる当該第1スイッチ部の故障判定と、前記第3スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて行われる当該第3スイッチ部の故障判定のうち少なくともいずれか一方を行う。
上記構成によれば、第2スイッチ部により、高圧回路と低圧回路とが遮断されるため、安全にスイッチの故障判定を行うことができる。
上記課題を解決するための第2のプログラムは、
高圧回路と、低圧回路とに接続される電源システムであって、
複数の蓄電部と、
前記複数の蓄電部のうち第1蓄電部と、前記高圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第1スイッチ部と、
複数の蓄電部のうち前記第1蓄電部と第2蓄電部との間の通電及び通電遮断を切り替える第2スイッチ部と、
前記第2蓄電部と、前記低圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第3スイッチ部と、を備える前記電源システムの制御装置が実施するプログラムにおいて、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部を制御するスイッチ制御処理と、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部の故障判定を行う故障判定処理と、を有し、
前記故障判定処理では、
前記第1スイッチ部がオフされることにより前記第1蓄電部と前記高圧回路との間が通電遮断されている場合、又は前記第3スイッチ部がオフされることにより前記第2蓄電部と前記低圧回路との間が通電遮断されている場合、前記第2スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて当該第2スイッチ部の故障判定を行う。
上記構成によれば、第1スイッチ部又は第3スイッチ部により、高圧回路と低圧回路とが遮断されるため、安全にスイッチの故障判定を行うことができる。
本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、第1実施形態の車載システムの構成図であり、 図2は、電源システムの接続状態を示す図であり、 図3は、電源システムの接続状態を示す図であり、 図4は、電源システムの接続状態を示す図であり、 図5は、電源システムの接続状態を示す図であり、 図6は、電源システムの接続状態を示す図であり、 図7は、電源システムの接続状態を示す図であり、 図8は、電源システムの接続状態を示す図であり、 図9は、起動処理のフローチャートであり、 図10は、正常時における第3スイッチ部の状態と検出値との関係を示す図であり、 図11は、正常時における第2スイッチ部の状態と検出値との関係を示す図であり、 図12は、停止処理のフローチャートであり、 図13は、変形例1における第3スイッチ部の状態と検出値との関係を示す図であり、 図14は、変形例2における第3スイッチ部の状態と検出値との関係を示す図であり、 図15は、変形例3における第3スイッチ部の状態と検出値との関係を示す図であり、 図16は、変形例4における第3電圧センサを示す図であり、 図17は、変形例4における第3スイッチ部の状態と検出値との関係を示す図であり、 図18は、変形例5における第3スイッチ部の状態と検出値との関係を示す図であり、 図19は、変形例7における第2スイッチ部の状態と検出値との関係を示す図であり、 図20は、変形例8における第4電圧センサを示す図であり、 図21は、変形例8における第2スイッチ部の状態と検出値との関係を示す図であり、 図22は、変形例9における第2スイッチ部の状態と検出値との関係を示す図であり、 図23は、変形例10における電源システムの接続状態を示す図であり、 図24は、変形例11における電源システムの接続状態を示す図であり、 図25は、変形例12における電源システムの接続状態を示す図であり、 図26は、変形例13における電源システムの接続状態を示す図であり、 図27は、変形例14における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図28は、変形例14における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図29は、変形例15における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図30は、変形例15における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図31は、変形例16における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図32は、変形例16における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図33は、変形例17における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図34は、変形例17における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図35は、変形例17における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図36は、変形例17におけるスイッチの状態と検出値との関係を示す図であり、 図37は、変形例17におけるスイッチの状態と検出値との関係を示す図であり、 図38は、変形例18における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図39は、変形例18における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図40は、変形例18における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図41は、変形例19における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図42は、変形例19における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図43は、変形例20における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図44は、変形例20における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図45は、変形例21における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図46は、変形例21における各スイッチの切り替え順序を示す図であり、 図47は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図48は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図49は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図50は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図51は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図52は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図53は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図54は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図55は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図56は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図57は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図58は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図59は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図60は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図61は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図62は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図63は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図64は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図65は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図66は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図67は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図68は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図69は、変形例の電源システムの接続状態を示す図であり、 図70は、変形例の電源システムの接続状態を示す図である。
図面を参照しながら、複数の実施形態及びそれらの変形例について説明する。複数の実施形態及びそれらの変形例において、機能的に及び/又は構造的に対応する部分及び/又は関連付けられる部分には同一の参照符号、又は百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分及び/又は関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
(第1実施形態)
以下、本開示に係る電源システムを具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の電源システムは、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載され、車載システムを構成する。
車載システムは、図1に示すように、モータ10と、インバータ20(インバータ回路)と、高圧系電源ラインH1と、高圧系グランドラインL1と、低圧系電源ラインH2と、低圧系グランドラインL2と、電源システム30と、DCDCコンバータ70(電圧変換器)と、を備えている。
モータ10は、複数の電機子巻線を備える。本実施形態において、モータ10は、3相の同期機であり、星形結線されたU,V,W相の電機子巻線11と、図示しないロータとを備えている。各相の電機子巻線11は、電気角で120°ずつずれて配置されている。モータ10は、例えば永久磁石同期機である。ロータは、車両の駆動輪と動力伝達可能になっている。このため、モータ10は、車両を走行させるトルクの発生源となる。
インバータ20は、上アームスイッチSWHと下アームスイッチSWLとの直列接続体を3相分備えている。上アームスイッチSWHには、フリーホイールダイオードである上アームダイオードDHが逆並列に接続され、下アームスイッチSWLには、フリーホイールダイオードである下アームダイオードDLが逆並列に接続されている。本実施形態において、各スイッチSWH,SWLはIGBTである。
インバータ20は、インバータ側平滑コンデンサ21(第1平滑コンデンサ)を備えている。インバータ側平滑コンデンサ21の高電位側端子には、高圧系電源ラインH1に接続されている。インバータ側平滑コンデンサ21の低電位側端子には、高圧系グランドラインL1に接続されている。なお、インバータ側平滑コンデンサ21は、インバータ20の外部に設けられていてもよい。
各相において、上アームスイッチSWHの低電位側端子であるエミッタと、下アームスイッチSWLの高電位側端子であるコレクタとの接続点には、バスバー等の導電部材23を介して、電機子巻線11の第1端が接続されている。各相の電機子巻線11の第2端同士は、中性点で接続されている。なお、本実施形態において、各相の電機子巻線11は、ターン数が同じに設定されている。これにより、各相の電機子巻線11は、例えばインダクタンスが同じに設定されている。
各相の上アームスイッチSWHのコレクタは、高圧系電源ラインH1に接続されている。各相の下アームスイッチSWLのエミッタは、高圧系グランドラインL1に接続されている。高圧系グランドラインL1は、第1グランドFGに接続される。したがって、モータ10は、インバータ20を介して高圧系電源ラインH1に接続されていることとなる。なお、モータ10及びインバータ20の両方、又はいずれか一方は、電源システム30に含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。
高圧系電源ラインH1と高圧系グランドラインL1の間には、図示しない各種の高圧負荷71が接続されている。高圧負荷71は、要求電圧が高圧の電気負荷のことであり、例えば、エアーコンプレッサーなどである。なお、モータ10や、後述するDCDCコンバータ70も高圧負荷71の一種である。本実施形態では、モータ10、インバータ20、高圧負荷71及びそれらを接続する電気経路により、高圧回路75が構成され、高圧回路75は、高圧系電源ラインH1及び高圧系グランドラインL1を介して電源システム30に接続されていることとなる。
低圧系電源ラインH2と低圧系グランドラインL2の間には、各種の低圧負荷72が接続されている。低圧負荷72は、要求電圧が低圧(高圧負荷71よりも低圧)の電気負荷のことであり、例えば、ECU等の各種制御装置などである。なお、低圧負荷72の中には、ECUのように暗電流(待機電流)を要するものがある。低圧系グランドラインL2は、第2グランドSGに接続される。第2グランドSGは、第1グランドFGに対して絶縁されている。本実施形態では、低圧負荷72及びそれを接続する電気経路により、低圧回路76が構成され、低圧回路76は、低圧系電源ラインH2及び低圧系グランドラインL2を介して電源システム30に接続されていることとなる。
DCDCコンバータ70は、入力した電力の電圧を変換する機能を有する。DCDCコンバータ70は、高圧系電源ラインH1と高圧系グランドラインL1との間に接続されており、高圧系電源ラインH1の側から入力された電力の電圧を降圧し、送電ラインL3を介して、低圧系電源ラインH2に接続された低圧負荷72などを含む低圧回路76側に供給可能に構成されている。
また、逆に、DCDCコンバータ70は、送電ラインL3を介して、低圧系電源ラインH2の側から入力された電力の電圧を昇圧し、高圧系電源ラインH1に接続された高圧負荷71に供給可能に構成されている。なお、DCDCコンバータ70は、後述する制御装置100により制御される。DCDCコンバータ70は、電源システム30に含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。また、第1実施形態において、DCDCコンバータ70は、昇圧機能を有していなくてもよい。
次に電源システム30について説明する。電源システム30は、第1蓄電池31(「第1蓄電部」に相当)と、第2蓄電池32(「第2蓄電部」に相当)と、第3蓄電池33(「第3蓄電部」に相当)を備えている。各蓄電池31,32,33は、モータ10のロータを回転駆動させるための電力供給源となる。各蓄電池31,32,33は、それぞれ単電池である電池セルの直列接続体として構成された組電池である。電池セルは、例えば、リチウムイオン電池等の2次電池である。
第1蓄電池31は、蓄電池31,32,33のうち出力電圧が最も高圧であり、例えば、400Vの出力電圧となっている。また、第2蓄電池32は、第1蓄電池31に比較して出力電圧が低圧であり、例えば、12Vの出力電圧となっている。第3蓄電池33の出力電圧は、任意であり、本実施形態では、例えば、200Vの出力電圧となっている。なお、各蓄電池31~33の端子間電圧は、任意に変更可能である。
電源システム30は、第1蓄電池31の正極端子と高圧系電源ラインH1との間を接続する第1A電気経路1Aに設けられた第1AスイッチSW1aを備える。第1AスイッチSW1aにより第1蓄電池31の正極端子と高圧系電源ラインH1との間、本実施形態では、第1A電気経路1Aの通電及び通電遮断が切り替えられる。
なお、本実施形態のように、プリチャージスイッチPre_P及び抵抗体R1の直列接続体が第1AスイッチSW1aに並列接続されていてもよい。また、第1AスイッチSW1aは、高電位側のシステムメインリレースイッチに相当する。
電源システム30は、第1蓄電池31の負極端子と高圧系グランドラインL1との間を接続する第1B電気経路1Bに設けられた第1BスイッチSW1bを備える。第1BスイッチSW1bにより第1蓄電池31の負極端子と高圧系グランドラインL1との間、本実施形態では、第1B電気経路1Bにおける通電及び通電遮断が切り替えられる。
電源システム30は、第1蓄電池31の負極端子と、第2蓄電池32及び第3蓄電池33からなる第1直列接続体40の正極端子と接続する第1C電気経路1Cに設けられた第1CスイッチSW1cを備える。第1CスイッチSW1cにより、第1蓄電池31の負極端子と、第1直列接続体40の正極端子との間、本実施形態では、第1C電気経路1Cにおける通電及び通電遮断が切り替えられる。
なお、第1直列接続体40は、第3蓄電池33の負極端子に、第2蓄電池32の正極端子が直列接続されることにより構成されている。このため、本実施形態において第1直列接続体40の正極端子は、第3蓄電池33の正極端子に相当し、第1直列接続体40の負極端子は、第2蓄電池32の負極端子に相当する。そして、第1CスイッチSW1cは、第1蓄電池31と、第2蓄電池32との間の通電及び通電遮断を切り替える機能を有するともいえる。
電源システム30は、モータ10の電機子巻線11の中性点と、第1直列接続体40の正極端子との間を接続する第1D電気経路1Dに設けられた第1DスイッチSW1d及び第1EスイッチSW1eを備える。第1D電気経路1Dの一端は、第1C電気経路1Cにおいて、第1CスイッチSW1cと第3蓄電池33の正極端子との間に接続される。第1DスイッチSW1d及び第1EスイッチSW1eにより、第1D電気経路1Dの通電及び通電遮断が切り替えられる。
なお、第1D電気経路1Dにおいて、中性点側に第1EスイッチSW1eが設けられている。また、第1D電気経路1Dと高圧系グランドラインL1との間には、中性点側平滑コンデンサC1(第2平滑コンデンサ)が設けられている。この中性点側平滑コンデンサC1の高電位側端子は、第1D電気経路1Dにおいて、第1DスイッチSW1dと第1EスイッチSW1eとの間に接続される。
ところで、図1に示すように、モータ10の電機子巻線11は、インバータ20を介して高圧系グランドラインL1と接続されている。このため、インバータ20の下アームスイッチSWLがオンされれば、第1D電気経路1Dは、高圧系グランドラインL1と接続可能に構成されているといえる。したがって、接続状態によっては、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d及び第1EスイッチSW1eは、第1蓄電池31の負極端子と高圧系グランドラインL1との間における通電及び通電遮断を切り替える機能を有することとなる。
電源システム30は、第3蓄電池33の負極端子と第2蓄電池32の正極端子との間を接続する第2A電気経路2Aに設けられた第2AスイッチSW2aを備える。第2AスイッチSW2aにより、第3蓄電池33の負極端子と第2蓄電池32の正極端子との間、本実施形態では第2A電気経路2Aの通電及び通電遮断が切り替えられる。
ところで、図1に示すように、第1蓄電池31と、第2蓄電池32との間には、第1CスイッチSW1c、第3蓄電池33、及び第2AスイッチSW2aが直列に接続されている。このため、第1CスイッチSW1cがオンされているとき、第2AスイッチSW2aが、第1CスイッチSW1cの代わりに、第1蓄電池31と第2蓄電池32との間の通電及び通電遮断を切り替えることとなる。
電源システム30は、第1直列接続体40の負極端子と高圧系グランドラインL1とを接続する第2B電気経路2Bに設けられた第2BスイッチSW2bを備える。第2BスイッチSW2bにより、第2B電気経路2Bにおける通電及び通電遮断、つまり、第1直列接続体40の負極端子と、高圧系グランドラインL1との間、すなわち、第2B電気経路2Bの通電及び通電遮断が切り替えられる。なお、第2BスイッチSW2bは、低電位側のシステムメインリレースイッチに相当する。
電源システム30は、第2蓄電池32の正極端子と低圧系電源ラインH2との間を接続する第3A電気経路3Aに設けられた第3AスイッチSW3aを備える。第3AスイッチSW3aにより、第2蓄電池32の正極端子と低圧系電源ラインH2との間、本実施形態では第3A電気経路3Aの通電及び通電遮断が切り替えられる。
なお、第3A電気経路3Aの一端(第2蓄電池32の側の一端)は、第2A電気経路2Aにおいて、第2AスイッチSW2aと第2蓄電池32の正極端子との間における接続点P13に接続されている。見方を変えれば、第2A電気経路2Aの一端(第2蓄電池32の側の一端)は、第3A電気経路3Aにおいて、第3AスイッチSW3aと第2蓄電池32の正極端子との間における接続点P13に接続されている。すなわち、接続点P13から第2蓄電池32の正極端子までの間の電気経路は、第2A電気経路2Aと第3A電気経路3Aとの間で共通化されており、第2A電気経路2Aの一部であって、第3A電気経路3Aの一部でもある。以下では、接続点P13から第2蓄電池32の正極端子までの間の電気経路を、共通経路L10と示す場合がある。
電源システム30は、第2蓄電池32の負極端子と低圧系グランドラインL2との間を接続する第3B電気経路3Bに設けられた第3BスイッチSW3bを備える。第3BスイッチSW3bにより、第2蓄電池32の負極端子と低圧系グランドラインL2との間、本実施形態では第3B電気経路3Bの通電及び通電遮断が切り替えられる。
本実施形態において、各スイッチSW1a,SW1b,SW1c,SW1d,SW1e,SW2a,SW2b,SW3a,SW3b(以下、まとめて各スイッチSWと示す場合がある)は、機械式のリレーである。各スイッチSWは、オフされると双方向の電流の流通を阻止し、オンされると双方向の電流の流通を許容する。なお、各スイッチSWは、機械式のリレーに限らず、例えば半導体スイッチング素子であってもよい。
また、電源システム30は、各種センサを備える。図1に示すように、第1A電気経路1Aには、第1電流センサA11が備えられている。また、第1D電気経路1Dには、第2電流センサA12が備えられている。また、第2A電気経路2Aには、第3電流センサA13が備えられている。
ここで、第3電流センサA13の配置について詳しく説明する。第3電流センサA13は、接続点P13から第2蓄電池32の正極端子までの間の電気経路、すなわち、共通経路L10に配置されている。このため、第3電流センサA13は、第2A電気経路2Aを流れる電流、及び第3A電気経路3Aを流れる電流を測定可能となっている。
第3電流センサA13の測定範囲は変更可能に構成されている。具体的には、第3電流センサA13は、第2A電気経路2Aを流れる電流を測定する場合の測定範囲と、第3A電気経路3Aを流れる電流を測定する場合の測定範囲を変更可能とされている。第2A電気経路2Aを流れる電流を測定する場合の測定範囲は、第3A電気経路3Aを流れる電流を測定する場合の測定範囲に比較して、測定可能な範囲が広くなるように設定されている。例えば、第2A電気経路2Aを流れる電流を測定する場合の測定範囲は、第2A電気経路2Aを流れる電流(例えば、100A~200A)を適切に測定できるような範囲とされている。同様に、第3A電気経路3Aを流れる電流を測定する場合の測定範囲は、第3A電気経路3Aを流れる電流(例えば、数10A)を適切に測定できるような範囲とされている。
また、測定範囲の変更に伴って第3電流センサA13の分解能も変更される。具体的には、第3A電気経路3Aを流れる電流を測定する場合、第2A電気経路2Aを流れる電流を測定する場合に比較して、分解能を小さく(細かく)なるように変更し、小さな値まで精度よく検出可能に構成されている。
また、高圧系電源ラインH1と高圧系グランドラインL1の間には、その間の電圧(電位差)を測定する第1電圧センサV1が備えられている。なお、第1電圧センサV1は、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧を測定するものでもある。また、第1D電気経路1Dと高圧系グランドラインL1の間には、その間の電圧(電位差)を測定する第2電圧センサV2が備えられている。なお、第2電圧センサV2は、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧を測定するものでもある。また、低圧系電源ラインH2と低圧系グランドラインL2(第2グランドSG)の間には、その間の電圧(電位差)を測定する第3電圧センサV3が備えられている。
また、電源システム30は、制御装置100を備える。制御装置100は、マイコン101を主体として構成され、マイコン101は、CPU、RAM,ROM等を備えている。マイコン101が提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、マイコン101がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によって提供することができる。例えば、マイコン101は、自身が備える記憶部としての非遷移的実体的記録媒体(non-transitory tangible storage medium)に格納されたプログラムを実行する。プログラムには、例えば、後述する図9、図12等に示す処理のプログラムが含まれる。プログラムが実行されることにより、プログラムに対応する方法(処理)が実行される。記憶部は、例えば不揮発性メモリである。なお、記憶部に記憶されたプログラムは、例えばOTA(Over The Air)等、インターネット等の通信ネットワークを介して更新可能である。
制御装置100には、各種センサからの情報(検出値)が入力されるようになっている。各種センサには、例えば、前述した電流センサA11~A13や、電圧センサV1~V3がある。また、例えば、各種センサには、図示しないが、各蓄電池31,32,33の端子間電圧(及び/又はセル電圧)を検出する電圧センサ(電圧監視センサ)や、各蓄電池31,32,33に流れる電流を検出する電流センサ、その他、ロータの回転角(電気角)を検出する回転角センサ、各相の電機子巻線11に流れる相電流を検出する相電流センサなどがある。
制御装置100は、各種センサから入力した検出値などの情報に基づいて、プログラムに従って各種処理を実施する。実施する各種処理には、例えば、インバータ20を制御する処理がある。詳しくは、制御装置100は、各センサの検出値に基づいて、モータ10の制御量を指令値にフィードバック制御すべく、インバータ20を構成する各スイッチSWH,SWLのスイッチング制御を行う。制御量は例えばトルクである。各相において、上アームスイッチSWHと下アームスイッチSWLとは交互にオンされる。このフィードバック制御により、ロータの回転動力が駆動輪に伝達され、車両が走行する。このため、制御装置100が、インバータ制御部としての機能を有する。
また、制御装置100は、前述したようにDCDCコンバータ70を制御することにより、電圧変換に係る処理を実施する。このため、制御装置100が、電圧制御部としての機能を有する。
また、制御装置100は、電源システム30の各スイッチSWのオンオフを制御可能に構成されている。このため、制御装置100が、スイッチ制御部としての機能を有する。ここで、本実施形態において制御装置100がどのように電源システム30の各スイッチSWのオンオフ状態を切り替えるかについての一例を説明する。
まず、図2~図8を参照しながら、車両停車中から、車両が起動するときにおけるオンオフ状態の切り替えについて説明する。図2~図8では、電流の流れを一点鎖線で示す。また、前提として、車両停車中、各スイッチSWのオンオフ状態は図2に示すようになっている。ここで車両停車中とは、例えばイグニッションスイッチがオフされている、車両が所定時間以上停車している、又はシフトレバーがパーキングに入っている、などの期間中のことを指す。
図2に示すように、車両停車中、制御装置100は、電源システム30が備える蓄電池31~33のうち一部の蓄電池(第2蓄電池32)だけを低圧系電源ラインH2と低圧系グランドラインL2に接続している。
具体的には、制御装置100は、図2に示すように、第1AスイッチSW1a、第1BスイッチSW1b、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、第1EスイッチSW1e、第2AスイッチSW2a、及び第2BスイッチSW2bをオフし、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bをオンする。図2の接続状態では、第2蓄電池32から低電圧の電力が低圧系電源ラインH2を介して、低圧負荷72(低圧回路76)に供給される。なお、図2に示す通り、第1蓄電池31などから高圧系電源ラインH1を介して、高圧負荷71に電力が供給されることはない。
車両停車中、車両が起動すると、制御装置100は、電源システム30が備える蓄電池31~33のうち一部の蓄電池(第2蓄電池32)を低圧系電源ラインH2に接続しつつ、残りの蓄電池のうち一部又は全部(本実施形態では第1蓄電池31)を高圧系電源ラインH1に接続する。ここで、車両が起動するタイミングとは、例えばイグニッションスイッチがオンされるタイミング、ブレーキが解除されたタイミング、シフトレバーがドライブに入ったタイミング、などである。また、所定の車両負荷(スライドドアやキーの操作など)が起動したタイミングを、車両が起動するタイミングとしてもよい。
具体的には、制御装置100は、突入電流防止のため、プリチャージスイッチPre_P、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、及び第1EスイッチSW1eをオンし、インバータ20を介して、インバータ側平滑コンデンサ21を充電する。具体的に、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧が、第1蓄電池31の端子間電圧(400V)に相当する電圧に達するまで充電する。
その後、制御装置100は、第1AスイッチSW1aをオンし、プリチャージスイッチPre_Pをオフする。すなわち、制御装置100は、図3に示すように、第1BスイッチSW1b、第2AスイッチSW2a、及び第2BスイッチSW2bをオフし、第1AスイッチSW1a、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、第1EスイッチSW1e、第3AスイッチSW3a、及び第3BスイッチSW3bをオンする。図3の接続状態では、低圧系電源ラインH2と低圧系グランドラインL2との間に、第2蓄電池32が接続されるとともに、高圧系電源ラインH1とモータ10の中性点との間に、第1蓄電池31が接続される。
なお、図3に示す接続状態では、高圧系グランドラインL1と、低圧系グランドラインL2との間が絶縁される。これにより、第1蓄電池31から高電圧の電力が高圧系電源ラインH1を介して、高圧負荷71に供給されつつ、第2蓄電池32から低電圧の電力が低圧系電源ラインH2を介して、低圧負荷72に供給される。つまり、第1蓄電池31と第2蓄電池32との間の通電が遮断され、第1蓄電池31の高圧電力が低圧負荷72に供給されることはない。
次に、図4に示すように、制御装置100は、DCDCコンバータ70を動作させて、DCDCコンバータ70への入力電圧を降圧して、送電ラインL3を介して低圧負荷72に供給する。
DCDCコンバータ70から低圧回路76に電力が供給された後、制御装置100は、図5に示すように、第1蓄電池31と高圧系電源ラインH1との間の通電を維持しつつ、第2蓄電池32と低圧系電源ラインH2との間の通電を遮断する。
具体的には、図5に示すように、制御装置100は、第1BスイッチSW1b、第2AスイッチSW2a、第2BスイッチSW2b、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bをオフし、第1AスイッチSW1a、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、及び第1EスイッチSW1eをオンする。図5の接続状態では、高圧系電源ラインH1とモータ10の中性点との間に、第1蓄電池31が接続される一方で、低圧系電源ラインH2と第2蓄電池32の正極端子との間、低圧系グランドラインL2と第2蓄電池32の負極端子との間の通電が遮断される。つまり、第2蓄電池32が、低圧回路76から切り離される。
第2蓄電池32と低圧回路76との間における通電が遮断された後、制御装置100は、モータ10及びインバータ20を昇圧コンバータ(昇圧チョッパ)として動作させることにより、第1蓄電池31からの印加電圧を昇圧し、インバータ側平滑コンデンサ21及び中性点側平滑コンデンサC1を充電する。つまり、制御装置100は、モータ10の電機子巻線を、昇圧チョッパのコイルの代わりとし、インバータ20の下アームスイッチSWL(又は上アームスイッチSWH)を、昇圧チョッパの入力スイッチの代わりとし、インバータ20の上アームダイオードDH(又は下アームダイオードDL)を、昇圧チョッパの還流ダイオードの代わりとして機能させ、印加電圧を昇圧させる。このため、本実施形態において、モータ10及びインバータ20は、昇圧装置としても機能する。
その際、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧が、第1蓄電池31~第3蓄電池33を直列接続したときにおける両端電圧に相当する612Vとなり、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧が、第2蓄電池32~第3蓄電池33を直列接続したときにおける両端電圧に相当する212Vとなるまで充電する。
充電完了後、図6に示すように、制御装置100は、電源システム30が備える全ての第1蓄電池31~第3蓄電池33を高圧系電源ラインH1に接続する。具体的には、図6に示すように、制御装置100は、第1BスイッチSW1b、第3AスイッチSW3a、及び第3BスイッチSW3bをオフし、第1AスイッチSW1a、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、第1EスイッチSW1e、第2AスイッチSW2a、及び第2BスイッチSW2bをオンする。
図6の接続状態では、高圧系電源ラインH1と高圧系グランドラインL1との間に、第1蓄電池31、第3蓄電池33及び第2蓄電池32が直列に接続される。つまり、第1蓄電池31、第3蓄電池33及び第2蓄電池32の第2直列接続体50から高電圧(400V+200V+12V)の電力が高圧系電源ラインH1を介して、高圧回路75の高圧負荷71に供給される。これにより、モータ10や高圧負荷71に高圧電力が供給され、車両を適切に駆動させることが可能となる。
なお、図6に示す通り、DCDCコンバータ70を介して、高圧回路75に供給される電力が降圧されて、低圧負荷72にも供給される。また、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧は、612Vとなるまで充電されており、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧は、212Vとなるまで充電されている。このため、図6の接続状態に切り替えた場合であっても、電圧差により電流の流れが不安定になることを防止できる。
その後、制御装置100は、図7に示すように、第1DスイッチSW1dをオンからオフに切り替え、モータ10及びインバータ20を動作させて、中性点側平滑コンデンサC1の充電電圧を放電させる。放電完了後、制御装置100は、図8に示すように、第1EスイッチSW1eをオンからオフに切り替える。
以上、説明したように、第1実施形態において、第1AスイッチSW1a(又はプリチャージスイッチPre_P)、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、及び第1EスイッチSW1eは、第1蓄電池31と高圧回路75との間の通電及び通電遮断を切り替える第1スイッチ部に相当する。以下、第1実施形態において、第1AスイッチSW1a、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、及び第1EスイッチSW1eを、単に第1スイッチ部と示す場合がある。
また、第1実施形態において、第2AスイッチSW2a及び第2BスイッチSW2bは、第1蓄電池31と第2蓄電池32との間の通電及び通電遮断を切り替える第2スイッチ部に相当する。以下、第1実施形態において、第2AスイッチSW2a及び第2BスイッチSW2bを、単に第2スイッチ部と示す場合がある。
また、第1実施形態において、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bは、第2蓄電池32と、低圧回路76との間の通電及び通電遮断を切り替える第3スイッチ部に相当する。以下、第1実施形態において、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bを、単位第3スイッチ部と示す場合がある。
また、第1実施形態において、第1AスイッチSW1aが、第1蓄電池31の正極端子と、高圧系電源ラインH1との間の通電及び通電遮断を切り替える第1Xスイッチに相当し、第1蓄電池31の正極端子と、高圧系電源ラインH1との間を接続する第1A電気経路1Aが、第1X電気経路に相当する。
また、第1実施形態において、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d及び第1EスイッチSW1eが、第1蓄電池31の負極端子と、高圧系グランドラインL1との間の通電及び通電遮断を切り替える第1Yスイッチに相当し、第1蓄電池31の負極端子と、高圧系グランドラインL1との間における電気経路が、第1Y電気経路に相当する。
また、第1実施形態において、第2AスイッチSW2aが、第2蓄電池32と、第1蓄電池31との間の通電及び通電遮断を切り替える第2Xスイッチに相当し、第2蓄電池32と、第1蓄電池31との間における第2A電気経路2Aが、第2X電気経路に相当する。
また、第1実施形態において、第2BスイッチSW2bが、第2蓄電池32の両端のうち第2AスイッチSW2aとは反対側の端子(負極端子)と、高圧系グランドラインL1との間の通電及び通電遮断を切り替える第2Yスイッチに相当する。また、第1実施形態において、第2蓄電池32の両端のうち第2AスイッチSW2aとは反対側の端子(負極端子)と、高圧系グランドラインL1との間における第2B電気経路2Bが、第2Y電気経路に相当する。
また、第1実施形態において、第3AスイッチSW3aが、第2蓄電池32の正極端子と、低圧系電源ラインH2との間の通電及び通電遮断を切り替える第3Xスイッチに相当し、第2蓄電池32の正極端子と、低圧系電源ラインH2との間を接続する第3A電気経路3Aが、第3X電気経路に相当する。
また、第1実施形態において、第3BスイッチSW3bが、第2蓄電池32の負極端子と、低圧系グランドラインL2との間の通電及び通電遮断を切り替える第3Yスイッチに相当し、第2蓄電池32の負極端子と、低圧系グランドラインL2との間における電気経路が、第3Y電気経路に相当する。
また、第1実施形態において、第2AスイッチSW2a、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、及び第1EスイッチSW1eは、モータ10の中性点と、第1蓄電池31と第2蓄電池32のうちいずれか一方又は両方との間の通電及び通電遮断を切り替える中性点接続スイッチ部に相当する。
次に、図2~図8を参照しながら、車両起動中から、車両が停止するときにおけるオンオフ状態の切り替えについて説明する。車両起動中から車両が停止するときにおけるオンオフ状態の切り替えは、基本的に、車両停止時から起動するときにおけるオンオフ状態の遷移の逆となる。このため、簡略化して、以下に説明する。
車両起動中、前述したように図8の接続状態となる。すなわち、制御装置100は、高圧系電源ラインH1と高圧系グランドラインL1との間に、第1蓄電池31、第3蓄電池33及び第2蓄電池32を直列に接続する。一方、電源システム30と低圧回路76とは直接的には接続されてはいないが、DCDCコンバータ70によって高圧電力を降圧して、低圧負荷72に供給している。
起動中、車両が停止されると、制御装置100は、まず、図7に示すように、第1EスイッチSW1eをオフからオンに切り替える。車両の停止のタイミングは、例えばイグニッションスイッチがオフされたタイミング、又はシフトレバーがパーキングに入れられたタイミング、などである。
第1EスイッチSW1eをオンに切り替えた後、インバータ側平滑コンデンサ21を充電するように、モータ10及びインバータ20を動作させる。そして、制御装置100は、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧が、第1直列接続体40の端子間電圧に相当する電圧(例えば、212V)に達するまで充電する。
充電完了後、制御装置100は、図6に示すように、第1DスイッチSW1dをオフからオンに切り替える。その後、制御装置100は、図5に示すように、第2AスイッチSW2a及び第2BスイッチSW2bをオンからオフに切り替え、第1蓄電池31と高圧系電源ラインH1との間の通電を維持しつつ、第1蓄電池31と第2蓄電池32との間、並びに、第2蓄電池32と低圧系グランドラインL2との間の通電を遮断する。すなわち、第2蓄電池32を、高圧回路75から切り離す。
第2蓄電池32と高圧回路75との間における通電が遮断された後、制御装置100は、モータ10及びインバータ20を動作させることにより、インバータ側平滑コンデンサ21を放電する。その際、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧を一定期間維持した後、第1蓄電池31の端子間電圧に相当する電圧(400V)となるまで徐々に放電(降圧)させる。
また、制御装置100は、モータ10及びインバータ20を動作させることにより、中性点側平滑コンデンサC1を放電する。その際、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧が、ゼロとなるまで放電する。
放電後、制御装置100は、図4に示すように、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bをオフからオンに切り替える。これにより、高圧系電源ラインH1とモータ10の中性点との間に、第1蓄電池31が接続されたまま、低圧系電源ラインH2と低圧系グランドラインL2との間に、第2蓄電池32が接続される。これにより、第2蓄電池32から低圧負荷72(低圧回路76)への低圧電力の供給が可能となる。
その後、制御装置100は、図3に示すように、DCDCコンバータ70の動作を停止させ、DCDCコンバータ70から低圧負荷72への電力供給を停止させる。これにより、第2蓄電池32から低圧負荷72への低圧電力が供給される。そして、制御装置100は、図2に示すように、第1AスイッチSW1a、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、及び第1EスイッチSW1eをオンからオフに切り替える。また、制御装置100は、モータ10及びインバータ20を動作させて、インバータ側平滑コンデンサ21を放電させ、端子間電圧をゼロにする。
これにより、図2に示すように、第2蓄電池32だけが低圧系電源ラインH2と低圧系グランドラインL2に接続されて車両停車中におけるオンオフ状態となる。この状態では、第2蓄電池32から低圧負荷72に電力が供給されることとなる。
ところで、本実施形態の電源システム30は、高圧回路75及び低圧回路76のいずれにも接続可能に構成されており、いずれにも電力を供給できるように構成されている。このため、各スイッチSWのいずれかがオン故障(溶着)すると、高圧回路75と低圧回路76とが直結し、第1蓄電池31と第2蓄電池32との間の通電を遮断できなくなる。つまり、高圧の第1蓄電池31等が低圧負荷72に接続される可能性や、第1グランドFGと第2グランドSGが繋がってしまう可能性がある。したがって、各スイッチSWをオンオフさせて、正常に動作するか否かの判定、すなわち、各スイッチSWの故障判定を行う必要がある。
しかしながら、上述したように電源システム30は、高圧回路75及び低圧回路76のいずれにも接続可能に構成されている。このため、第1グランドFGと第2グランドSGとの絶縁が維持される(高圧回路75と低圧回路76とが接続されない)ように、故障判定中、適切なタイミングで各スイッチSWを適切にオンオフする必要がある。そこで、本実施形態では、以下に説明するようなタイミングで、各スイッチSWの故障判定を行っている。以下、車両起動時及び車両停止時において実施される各スイッチSWの故障判定について、詳しく説明する。まず、起動処理について説明する。
図9は、車両停止中、制御装置100が所定周期ごとに実施する起動処理のフローチャートである。なお、車両停止時は、前述したように、図2に示すような接続状態となっており、第1スイッチ部及び第2スイッチ部がオフされ、第3スイッチ部がオンされている。つまり、第2蓄電池32だけが低圧系電源ラインH2に接続されている。
制御装置100は、車両停車中、車両が起動したか否かを判定する(ステップS101)。この判定結果が肯定の場合、制御装置100は、図3に示すように、第2蓄電池32を低圧系電源ラインH2に接続しつつ、第1蓄電池31を高圧系電源ラインH1に接続する(ステップS102)。すなわち、前述したように、制御装置100は、第3スイッチ部をオンに、第2スイッチ部をオフにしたまま、第1スイッチ部をオンに切り替える。これにより、第2蓄電池32が低圧回路76に接続されたまま、第1蓄電池31が高圧回路75に接続される。
なお、第2スイッチ部(第2AスイッチSW2a及び第2BスイッチSW2b)は、オフされているため、第1蓄電池31と第2蓄電池32との間、並びに高圧回路75と低圧回路76との間は、通電が遮断されている。つまり、高圧電力が、低圧回路76に直接供給されることはない。
また、上記ステップS102において、第1スイッチ部をオンに切り替える際、制御装置100は、各種センサの検出値を入力し、記憶する。そして、制御装置100は、切り替えた後、記憶された各種センサの検出値に基づいて、第1スイッチ部に故障があるか否かについて判定する(ステップS103)。ステップS103において、制御装置100は、ステップS102における第1スイッチ部の切り替え時における第1電流センサA11の検出値から、第1A電気経路1Aに電流が正常に流れているか否かを判定することにより、第1スイッチ部の故障判定を行う。
例えば、制御装置100は、第1スイッチ部をオンに切り替える前にもかかわらず(オフであるにもかかわらず)、第1電流センサA11の検出値がゼロでない場合(又はゼロに近い誤差範囲内でない場合、以下同様)、すなわち、第1A電気経路1Aに異常な電流が測定される場合、第1スイッチ部に故障があると判定する。また、例えば、制御装置100は、第1スイッチ部をオンに切り替えても、第1電流センサA11の検出値が閾値以上の値でない場合、すなわち、第1A電気経路1Aに電流が流れない場合、第1スイッチ部に故障があると判定する。一方、制御装置100は、第1スイッチ部がオンに切り替えられたことに伴って、第1電流センサA11の検出値がゼロから閾値以上の電流値となった場合、第1スイッチ部が正常(故障でない)と判定する。
制御装置100は、ステップS103における故障判定の結果、第1スイッチ部に故障があると判定した場合(ステップS103:Yes)、電源システム30の異常に対処するための処理を実施する(ステップS104)。ステップS104では、例えば、電源システム30に異常がある旨を通知し、適切に起動できない旨を報知する処理を実施する。また、全てのスイッチSWをオフに切り替えて安全を確保する等、フェールセーフに係る処理を実施する。その後、制御装置100は、起動処理を終了(中断)する。
一方、制御装置100は、第1スイッチ部に故障がないと判定した場合(ステップS103:No)、インバータ20等を動作させて、第1蓄電池31から高圧回路75に電力を供給し、端子間電圧が400Vとなるまでインバータ側平滑コンデンサ21を充電する(ステップS105)。
インバータ側平滑コンデンサ21の充電完了後、制御装置100は、図4に示すように、DCDCコンバータ70を動作させて、DCDCコンバータ70への入力電圧を降圧し、送電ラインL3を介して低圧負荷72(低圧回路76)に供給する(ステップS106)。このとき、制御装置100は、第2蓄電池32の端子間電圧(12V)よりも若干高い電圧、例えば、14Vに降圧するようにDCDCコンバータ70を制御する。これにより、DCDCコンバータ70から電力が低圧回路76に供給されたとき、第2蓄電池32の側に電流が流れ、第2蓄電池32が充電されることとなる。
次に、制御装置100は、図5に示すように、第2スイッチ部をオフのまま、第3スイッチ部をオフにして、第2蓄電池32と低圧系電源ラインH2との間の通電を遮断する(ステップS107)。また、ステップS107において、第3スイッチ部をオフに切り替える際、制御装置100は、各種センサの検出値を入力し、記憶する。
そして、制御装置100は、切り替えた後、記憶された各種センサの検出値に基づいて、第3スイッチ部に故障があるか否かについて判定する(ステップS108)。ステップS108において、制御装置100は、ステップS107における第3スイッチ部の切り替え時における第3電流センサA13の検出値から、第3A電気経路3Aの通電が正常に遮断されるか否かを判定することにより、第3スイッチ部の故障判定を行う。
ここで、ステップS108における第3スイッチ部の故障判定方法の一例について図10を参照して詳しく説明する。図10は、正常時における、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bのオンオフ状態と、それに対応する第3電流センサA13の検出値を示している。
なお、前提として、第3スイッチ部の故障判定をする際、制御装置100は、第3電流センサA13の測定範囲及び分解能を、第3A電気経路3Aの電流を測定するための測定範囲及び分解能に切り替える。すなわち、制御装置100は、第3電流センサA13の測定範囲を狭くし、分解能を小さくする。また、ステップS106において説明したように、本実施形態において、DCDCコンバータ70からの供給電圧は、第2蓄電池32の端子間電圧(12V)よりも若干高い電圧(14V)となっている。
このため、図10の上段に示すように、第3スイッチ部(第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3b)がオンされているとき、DCDCコンバータ70から第2蓄電池32に電流が流れ、第2蓄電池32が充電される。このとき、第3電流センサA13の検出値は、DCDCコンバータ70から出力される電流量に依存するが、少なくとも0よりも大きい値(例えば、数10A)となるはずである。したがって、第3スイッチ部がオンされているにもかかわらず、第3電流センサA13の検出値がゼロである場合、制御装置100は、第3スイッチ部に故障があると判定する。
なお、図において「DCDC次第」と記載されている場合、DCDCコンバータ70からの供給電圧が、第2蓄電池32の端子間電圧よりも高い場合、第3電流センサA13の検出値は、DCDCコンバータ70から出力される電流量に依存し、第2蓄電池32の端子間電圧以下の場合、第3電流センサA13の検出値は、第2蓄電池32からの電流量に依存する、という意味である。
また、第3スイッチ部がオンされている状態から、制御装置100は、ステップS107において、第3AスイッチSW3aをオフし、その後、第3BスイッチSW3bをオフすることにより、第3スイッチ部をオフしている。このため、図10の中段に示すように、制御装置100は、第3AスイッチSW3aがオフ、第3BスイッチSW3bがオンの状態での第3電流センサA13の検出値が、ゼロでなければ、第3AスイッチSW3aに故障ありと判断し、ゼロであれば、第3AスイッチSW3aに故障なしと判断する。第3AスイッチSW3aに故障ありと判断された場合には、第3スイッチ部に故障ありと判定し、第3AスイッチSW3aに故障なしと判断された場合には、第3スイッチ部に故障なしと判定する。なお、この故障判定方法は、一例であり、故障判定方法の変形例は、後述する。
ステップS108の判定結果が肯定の場合(ステップS108:Yes)、制御装置100は、ステップS104の処理に移行し、前述したように、電源システム30の異常に対処するための処理を実施する(ステップS104)。その後、制御装置100は、起動処理を終了(中断)する。
一方、制御装置100は、第3スイッチ部に故障がないと判定した場合(ステップS108:No)、制御装置100は、モータ10及びインバータ20を動作させ、インバータ側平滑コンデンサ21及び中性点側平滑コンデンサC1を充電する(ステップS109)。具体的には、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧が、612Vとなり、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧が、212Vとなるまで充電する。
充電完了後、制御装置100は、図6に示すように、第3スイッチ部をオフのまま、第2スイッチ部をオンに切り替え、電源システム30が備える全ての第1蓄電池31~第3蓄電池33を高圧系電源ラインH1に接続する(ステップS110)。また、ステップS110において、第2スイッチ部をオンに切り替える際、制御装置100は、各種センサの検出値を入力し、記憶する。
そして、制御装置100は、切り替えた後、記憶された各種センサの検出値に基づいて、第2スイッチ部に故障があるか否かについて判定する(ステップS111)。ステップS111において、制御装置100は、ステップS110における第2スイッチ部の切り替え時における第3電流センサA13の検出値から、第2A電気経路2Aに正常に電流がながれるか否かを判定することにより、第2スイッチ部の故障判定を行う。
ここで、ステップS111における第2スイッチ部の故障判定方法の一例について図11を参照して詳しく説明する。図11は、正常時における、第2AスイッチSW2a及び第2BスイッチSW2bのオンオフ状態と、それに対応する各種センサの検出値を示している。なお、前提として、第2スイッチ部の故障判定をする際、制御装置100は、第3電流センサA13の測定範囲及び分解能を、第2A電気経路2Aの電流を測定するための測定範囲及び分解能に切り替える。すなわち、制御装置100は、第3電流センサA13の測定範囲を広くし、分解能を大きくする。
このとき、図11の上段に示すように、第2スイッチ部がオフされているにもかかわらず、第3電流センサA13の検出値がゼロでない場合(又はゼロに近い誤差範囲でない場合、以下同様)、制御装置100は、第2スイッチ部に故障があると判定する。
また、第2スイッチ部がオフされている状態から、制御装置100は、ステップS110において、第2AスイッチSW2aをオンし、その後、第2BスイッチSW2bをオンすることにより、第2スイッチ部をオンしている。このため、図11の中段に示すように、制御装置100は、第2AスイッチSW2aがオン、第2BスイッチSW2bがオフの状態での第3電流センサA13の検出値が、ゼロでなければ、第2スイッチ部に故障ありと判断する。
また、制御装置100は、第2AスイッチSW2aがオン、第2BスイッチSW2bがオンの状態での第3電流センサA13の検出値が、所定の閾値以上であり、正常に電流が流れたと判定できれば、第2スイッチ部に故障なしと判定する。一方、第2スイッチ部がオンされたにもかかわらず、第3電流センサA13の検出値が、ゼロである場合、第2スイッチ部に故障ありと判定する。なお、この故障判定方法は、一例であり、故障判定方法の変形例は、後述する。
第2スイッチ部に故障ありと判定した場合(ステップS111:Yes)、制御装置100は、ステップS104の処理に移行し、前述したように、電源システム30の異常に対処するための処理を実施する(ステップS104)。その後、制御装置100は、起動処理を終了(中断)する。
一方、第2スイッチ部に故障がないと判定した場合(ステップS111:No)、制御装置100は、第1DスイッチSW1dをオフし、モータ10及びインバータ20を動作させて、中性点側平滑コンデンサC1の充電電圧を放電させる(ステップS112)。
放電完了後、制御装置100は、図8に示すように、第1EスイッチSW1eをオンからオフに切り替え(ステップS113)、起動処理を終了する。起動処理を終了したとき、図8に示すように、全ての蓄電池31,32,33が直列に接続された第2直列接続体50から高電圧の電力が高圧系電源ラインH1を介して、高圧回路75の高圧負荷71に供給されることとなる。これにより、モータ10や高圧負荷71に高圧電力が供給され、車両を適切に駆動させることが可能となる。また、図8に示す通り、DCDCコンバータ70を介して、高圧回路75に供給される電力が降圧されて、低圧負荷72にも供給されるため、低圧負荷72を適切に稼働させることができる。
次に、車両停止時において実施される各スイッチSWの故障判定について、図12を参照して、詳しく説明する。図12は、車両起動中、制御装置100が所定周期ごとに実施する停止処理のフローチャートである。なお、車両起動時は、前述したように、図8に示すような接続状態となっており、高圧回路75に対して、全ての蓄電池31,32,33が直列に接続されている。また、DCDCコンバータ70を介して低圧電力が低圧負荷72に供給されている。
制御装置100は、まず、車両が停止されるか否かを判定する(ステップS201)。この判定結果が否定の場合、制御装置100は、停止処理を終了する。一方、この判定結果が肯定の場合、制御装置100は、図7に示すように、第1EスイッチSW1eをオンに切り替えた後、モータ10及びインバータ20を動作させ、中性点側平滑コンデンサC1を充電する(ステップS202)。
充電完了後、制御装置100は、図6に示すように、第1DスイッチSW1dをオフからオンに切り替える(ステップS203)。その後、制御装置100は、図5に示すように、第3スイッチ部をオフにしたまま、第2スイッチ部をオフに切り替え、第1蓄電池31と第2蓄電池32との間、並びに、第2蓄電池32と低圧系グランドラインL2との間の通電を遮断する(ステップS204)。すなわち、第2蓄電池32を、高圧回路75から切り離す。また、ステップS204において、第2スイッチ部をオフに切り替える際、制御装置100は、各種センサの検出値を入力し、記憶する。
そして、制御装置100は、切り替えた後、記憶された各種センサの検出値に基づいて、第2スイッチ部に故障があるか否かについて判定する(ステップS205)。ステップS205において、制御装置100は、第2スイッチ部の切り替え時における第3電流センサA13の検出値から、第2A電気経路2Aの通電が適切に遮断されているか否かを判定することにより、第2スイッチ部の故障判定を行う。
ここで、ステップS205における第2スイッチ部の故障判定方法の一例について図11を参照して詳しく説明する。なお、前提として、第2スイッチ部の故障判定をする際、つまり、ステップS204の開始前、制御装置100は、第3電流センサA13の測定範囲及び分解能を、第2A電気経路2Aの電流を測定するための測定範囲及び分解能に切り替える。すなわち、制御装置100は、第3電流センサA13の測定範囲を広くし、分解能を大きくする。
このとき、図11の下段に示すように、第2スイッチ部がオンされているにもかかわらず、第3電流センサA13の検出値がゼロである場合(又はゼロに近い誤差範囲内である場合、以下同様)、制御装置100は、第2スイッチ部に故障があると判定する。
そして、ステップS204では、第2スイッチ部がオンされている状態から、制御装置100は、第2BスイッチSW2bをオフし、その後、第2AスイッチSW2aをオフすることにより、第2スイッチ部をオフしている。このため、図11の中段に示すように、制御装置100は、第2AスイッチSW2aがオン、第2BスイッチSW2bがオフの状態での第3電流センサA13の検出値が、ゼロでなければ、第2スイッチ部に故障ありと判断する。
また、図11の上段に示すように、制御装置100は、第2AスイッチSW2aがオフ、第2BスイッチSW2bがオフの状態での第3電流センサA13の検出値が、ゼロであり、正常に通電が遮断されたと判定できれば、第2スイッチ部に故障なしと判定する。一方、第2スイッチ部がオフされたにもかかわらず、第3電流センサA13の検出値が、ゼロでない場合、第2スイッチ部に故障ありと判定する。なお、この故障判定方法は、一例であり、故障判定方法の変形例は、後述する。
第2スイッチ部に故障ありと判定した場合(ステップS205:Yes)、制御装置100は、電源システム30の異常に対処するための処理を実施する(ステップS206)。ステップS206の処理は、ステップS104と同様である。その後、制御装置100は、停止処理を終了(中断)する。
一方、第2スイッチ部に故障がないと判定した場合(ステップS205:No)、制御装置100は、モータ10及びインバータ20を動作させて、インバータ側平滑コンデンサ21及び中性点側平滑コンデンサC1を放電する(ステップS207)。このとき、制御装置100は、モータ10及びインバータ20を動作させて、第1蓄電池31の端子間電圧に相当する電圧に達するまで、インバータ側平滑コンデンサ21を徐々に放電させる。
放電後、制御装置100は、図4に示すように、第2スイッチ部をオフにしたまま、第3スイッチ部をオンに切り替え、低圧系電源ラインH2と低圧系グランドラインL2との間に、第2蓄電池32を接続する(ステップS208)。これにより、第2蓄電池32からの低圧電力が低圧負荷72へ供給可能となる。また、ステップS208において、第3スイッチ部をオンに切り替える際、制御装置100は、各種センサの検出値を入力し、記憶する。
そして、制御装置100は、切り替えた後、記憶された各種センサの検出値に基づいて、第3スイッチ部に故障があるか否かについて判定する(ステップS209)。ステップS209において、制御装置100は、ステップS208における第3スイッチ部の切り替え時における第3電流センサA13の検出値から、第3A電気経路3Aに正常な電流が流れるかを判定することにより、第3スイッチ部の故障判定を行う。
ここで、ステップS209における第3スイッチ部の故障判定方法の一例について図10を参照して詳しく説明する。図10は、正常時における、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bのオンオフ状態と、それに対応する第3電流センサA13の検出値を示している。
なお、前提として、第3スイッチ部の故障判定をする際、すなわち、ステップS208の実施前、制御装置100は、第3電流センサA13の測定範囲及び分解能を、第3A電気経路3Aの電流を測定するための測定範囲及び分解能に切り替える。すなわち、制御装置100は、第3電流センサA13の測定範囲を狭くし、分解能を小さくする。また、本実施形態において、DCDCコンバータ70からの供給電圧は、第2蓄電池32の端子間電圧(12V)よりも若干高い電圧(14V)となっている。
図10の下段に示すように、第3スイッチ部(第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3b)がオフされているにもかかわらず、第3電流センサA13の検出値がゼロでない場合(又はゼロに近い誤差範囲内でない場合、以下同様)、制御装置100は、第3スイッチ部に故障があると判定する。
また、第3スイッチ部がオフされている状態から、制御装置100は、ステップS208において、第3BスイッチSW3bをオンし、その後、第3AスイッチSW3aをオンすることにより、第3スイッチ部をオンしている。このため、図10の中段に示すように、制御装置100は、第3AスイッチSW3aがオフ、第3BスイッチSW3bがオンの状態での第3電流センサA13の検出値が、ゼロでなければ、第3スイッチ部に故障ありと判断する。
また、図10の上段に示すように、制御装置100は、第3AスイッチSW3aがオン、第3BスイッチSW3bがオンの状態での第3電流センサA13の検出値が、所定の閾値以上であり、正常に電流が流れたと判定できれば、第3スイッチ部に故障なしと判定する。一方、第3スイッチ部がオンされたにもかかわらず、第3電流センサA13の検出値が、ゼロである場合、第3スイッチ部に故障ありと判定する。なお、この故障判定方法は、一例であり、故障判定方法の変形例は、後述する。
第3スイッチ部に故障ありと判定した場合(ステップS209:Yes)、制御装置100は、前述同様、電源システム30の異常に対処するための処理を実施する(ステップS206)。その後、制御装置100は、停止処理を終了(中断)する。
一方、第3スイッチ部に故障がないと判定した場合(ステップS209:No)、制御装置100は、図3に示すように、DCDCコンバータ70の動作を停止させ、DCDCコンバータ70から低圧負荷72への電力供給を停止させる(ステップS210)。これにより、第2蓄電池32から低圧負荷72へ低圧負荷72が供給される。そして、制御装置100は、第2スイッチ部をオフにしたまま、第1スイッチ部をオフに切り替え、第1蓄電池31と高圧回路75との間の通電を遮断する(ステップS211)。
また、ステップS211において、第1スイッチ部をオフに切り替える際、制御装置100は、各種センサの検出値を入力し、記憶する。そして、制御装置100は、第1スイッチ部を切り替えた後、記憶された各種センサの検出値に基づいて、第1スイッチ部に故障があるか否かについて判定する(ステップS212)。ステップS212において、制御装置100は、ステップS211における第1スイッチ部の切り替え時における第1電流センサA11の検出値から、第1A電気経路1Aへの通電が適切に遮断されるか否かを判定することにより、第1スイッチ部の故障判定を行う。
例えば、制御装置100は、第1スイッチ部をオフに切り替える前にもかかわらず(オンであるにもかかわらず)、第1電流センサA11の検出値がゼロである場合、すなわち、第1A電気経路1Aに電流が流れていない場合、第1スイッチ部に故障があると判定する。また、例えば、制御装置100は、第1スイッチ部をオフに切り替えても、第1電流センサA11の検出値がゼロとならない場合、すなわち、第1A電気経路1Aへの通電が遮断されない場合、第1スイッチ部に故障があると判定する。一方、制御装置100は、第1スイッチ部がオフに切り替えられたことに伴って、第1電流センサA11の検出値がゼロとなった場合、第1スイッチ部が正常(故障でない)と判定する。
第1スイッチ部に故障ありと判定した場合(ステップS212:Yes)、制御装置100は、前述同様、電源システム30の異常に対処するための処理を実施する(ステップS206)。その後、制御装置100は、停止処理を終了(中断)する。
一方、第3スイッチ部に故障がないと判定した場合(ステップS212:No)、制御装置100は、モータ10及びインバータ20を動作させることにより、インバータ側平滑コンデンサ21を放電する(ステップS213)。そして、停止処理を終了する。
上記第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
制御装置100は、第2スイッチ部がオフされることにより、第1蓄電池31と第2蓄電池32との間、並びに高圧回路75と低圧回路76との間が通電遮断されている場合、第1スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて当該第1スイッチ部の故障判定を行う。
具体的には、制御装置100は、起動処理のステップS102において、第2スイッチ部をオフしつつ、第1スイッチ部(スイッチSW1a,SW1c,SW1d,SW1e)をオンする。制御装置100は、続くステップS103において、当該第1スイッチ部をオンする際に検出された第1電流センサA11の検出値に基づいて第1スイッチ部の故障判定を実施する。また、制御装置100は、停止処理のステップS211において、第2スイッチ部をオフしつつ、第1スイッチ部(スイッチSW1a,SW1c,SW1d,SW1e)をオフする。制御装置100は、続くステップS212において、当該第1スイッチ部をオフする際に検出された第1電流センサA11の検出値に基づいて第1スイッチ部の故障判定を実施する。
また、制御装置100は、第2スイッチ部がオフされることにより、第1蓄電池31と第2蓄電池32との間、並びに高圧回路75と低圧回路76との間が通電遮断されている場合、第3スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて当該第3スイッチ部の故障判定を行う。
具体的には、制御装置100は、起動処理のステップS107において、第2スイッチ部をオフしつつ、第3スイッチ部(スイッチSW3a,SW3b)をオフする。制御装置100は、続くステップS108において、当該第3スイッチ部をオフする際に検出された第3電流センサA13の検出値に基づいて第3スイッチ部の故障判定を実施する。また、制御装置100は、起動処理のステップS208において、第2スイッチ部をオフしつつ、第3スイッチ部(スイッチSW3a,SW3b)をオンする。制御装置100は、続くステップS209において、当該第3スイッチ部をオンする際に検出された第3電流センサA13の検出値に基づいて第3スイッチ部の故障判定を実施する。
以上のように、第2スイッチ部により、第1蓄電池31と第2蓄電池32との間、並びに高圧回路75と低圧回路76との間が通電遮断されている場合、第1スイッチ部又は第3スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせても、高圧回路75と低圧回路76とが接続されることがなく、高電圧が低圧負荷72に印加させることを防止することができる。よって、安全に第1スイッチ部及び第3スイッチ部の故障判定を行うことができる。
制御装置100は、第3スイッチ部がオフされることにより第2蓄電池32と低圧回路76との間が通電遮断されている場合、第2スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて当該第2スイッチ部の故障判定を行う。
具体的には、制御装置100は、起動処理のステップS110において、第3スイッチ部をオフしつつ、第2スイッチ部(スイッチSW2a,SW2b)をオンする。制御装置100は、続くステップS111において、当該第2スイッチ部をオンする際に検出された第3電流センサA13の検出値に基づいて第2スイッチ部の故障判定を実施する。
また、制御装置100は、停止処理のステップS204において、第3スイッチ部をオフしつつ、第2スイッチ部(スイッチSW2a,SW2b)をオフする。制御装置100は、続くステップS205において、当該第2スイッチ部をオフする際に検出された第3電流センサA13の検出値に基づいて第2スイッチ部の故障判定を実施する。
このように、第2蓄電池32と低圧回路76との間が通電遮断されている場合、第2スイッチ部のオンオフ制御を実施させても、電源システム30において第1蓄電池31と第2蓄電池32との間、並びに高圧回路75と低圧回路76とが接続されることがなく、高電圧が低圧負荷72に印加させることを防止することができる。よって、安全に第2スイッチ部の故障判定を行うことができる。
制御装置100は、ステップS102~S103、S208~S212で説明したように、第2スイッチ部がオフされ、かつ、第3スイッチ部がオンされている期間において、第1スイッチ部の故障判定を行う。つまり、制御装置100は、第1蓄電池31と第2蓄電池32との間、並びに高圧回路75と低圧回路76との間が通電遮断されている場合であって、かつ、第2蓄電池32から低圧回路76側に電力が供給されている場合、第1スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて当該第1スイッチ部の故障判定を行う。これにより、第1スイッチ部の故障判定の際に、低圧負荷72への電力供給が途切れることを防止できる。
また、制御装置100は、ステップS106~S108,S208~S209で説明したように、第2スイッチ部がオフされているとき、第1スイッチ部をオンして高圧電力をDCDCコンバータ70によって降圧して低圧負荷72に供給し、その間に、第3スイッチ部の故障判定を行う。つまり、制御装置100は、第1蓄電池31と第2蓄電池32との間、並びに高圧回路75と低圧回路76との間が通電遮断されている場合であって、かつ、DCDCコンバータ70を介して低圧回路76側に低圧電力が供給されている場合、第3スイッチ部の故障判定を行う。これにより、第3スイッチ部の故障判定の際に、低圧負荷72への電力供給が途切れることを防止できる。
第2蓄電池32の正極端子と低圧系電源ラインH2との間を接続する第3A電気経路3Aの一部は、全ての蓄電池31~33が高圧系電源ラインH1と高圧系グランドラインL1との間に接続されたときに通電状態となる電気経路の一部と、共通化されている。具体的には、第2蓄電池32の正極端子から接続点P13までの電気経路は、第3A電気経路3Aと、第2A電気経路2Aとの間で、共通化されている共通経路L10である。そして、この共通経路L10に、第3電流センサA13(共用電流センサ)が設けられており、制御装置100は、第2スイッチ部の故障判定及び第3スイッチ部の故障判定において、それぞれ第3電流センサA13の検出値を利用する。これにより、第2スイッチ部の故障判定と、第3スイッチ部の故障判定において、別の電流センサの検出値を利用する必要がなくなる。例えば、第2A電気経路2Aと、第3A電気経路3Aとで別の電流センサを設ける必要がなくなる。したがって、電流センサの数を少なくし、配線を簡略化することができる。
また、第3電流センサA13の測定範囲は、変更可能に構成されているとともに、第3電流センサA13の分解能は、測定範囲の変更に伴って変更される。具体的には、第2A電気経路2Aを流れる電流を測定する場合の測定範囲は、第3A電気経路3Aを流れる電流を測定する場合の測定範囲に比較して、測定可能な範囲が広くなるように設定されている。例えば、第2A電気経路2Aを流れる電流を測定する場合の測定範囲は、第2A電気経路2Aを流れる電流(例えば、100A~200A)を適切に測定できるような範囲とされている。また、第3A電気経路3Aを流れる電流を測定する場合、第2A電気経路2Aを流れる電流を測定する場合に比較して、分解能を小さく変更し、小さな値まで測定可能に構成されている。
そして、制御装置100は、第2スイッチ部と第3スイッチ部のうちいずれの故障判定を行うかに応じて、第3電流センサA13の測定範囲及び分解能を変更する。例えば、制御装置100は、第2スイッチ部の故障判定を行う場合には、第3電流センサA13の測定範囲を広くして分解能を大きくし、第3スイッチ部の故障判定を行う場合には、第3電流センサA13の測定範囲を狭くして分解能を小さくする。これにより、流れる電流に適した測定範囲及び分解能とすることができ、精度よく電流を検出することができる。
制御装置100は、各スイッチSWが切り替えられ、高圧系電源ラインH1と通電する蓄電池31~33の数が変更される際、モータ10及びインバータ20に入力される電圧をモータ10及びインバータ20によって昇圧又は降圧させて、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧を調整するようにインバータ20を制御する。
具体的には、制御装置100は、ステップS102(第1のステップ)の実施後、ステップS110(第2のステップ)の前におけるステップS109において、インバータ20を制御して第1蓄電池31からインバータ20に入力される電圧をモータ10及びインバータ20によって昇圧する。そして、制御装置100は、昇圧した電圧を、インバータ側平滑コンデンサ21に印加し、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧が第2直列接続体50の端子間電圧に相当するまでインバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧を昇圧させる。これにより、第2スイッチ部をオンして、高圧系電源ラインH1に対して、全ての蓄電池31~33を直列に接続しても、高圧回路75への供給電圧が不安定となることを防止でき、高圧負荷71への電力供給を安定させることができる。また、突入電流を抑制できる。
また、制御装置100は、モータ10及びインバータ20により、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧が第1直列接続体40の端子間電圧に相当するまで中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧を昇圧させる。これにより、切り替え時において、突入電流を抑制できる。
制御装置100は、ステップS202,S203(第5のステップ)の後、ステップS204(第6のステップ)の前に、インバータ20及びモータ10により前記第1平滑コンデンサを放電させ、またはインバータ20を制御して第1蓄電池31からインバータ20に入力された電圧をインバータ20及びモータ10により昇圧して、インバータ側平滑コンデンサ21に印加し、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧を一定期間維持させ、その後、徐々に放電(降圧)させる。これにより、第2スイッチ部をオフして、高圧系電源ラインH1に対して、第2蓄電池32及び第3蓄電池33が切り離され、全ての蓄電池31~33を直列に接続されなくなっても、高圧回路75への供給電圧が不安定となることを防止できる。また、突入電流を抑制できる。
(変形例)
上記実施形態の構成の一部を変更した変形例(実施形態の別例)について説明する。
(変形例1)
・上記実施形態の第3スイッチ部の故障判定方法の変形例(変形例1)について説明する。図13は、正常時における、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bのオンオフ状態と、それに対応する第3電流センサA13の検出値を示している。
まず、ステップS108における変形例1について説明する。図13の上段に示すように、第3スイッチ部(第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3b)がオンされているとき、DCDCコンバータ70から第2蓄電池32に電流が流れ、第2蓄電池32が充電される。したがって、第3スイッチ部がオンされているにもかかわらず、第3電流センサA13の検出値がゼロである場合、制御装置100は、第3スイッチ部に故障があると判定する。
また、変形例1では、第3スイッチ部がオンされている状態から、制御装置100は、ステップS107において、第3BスイッチSW3bをオフし、その後、第3AスイッチSW3aをオフすることにより、第3スイッチ部をオフする。このため、図13の中段に示すように、制御装置100は、第3BスイッチSW3bがオフ、第3AスイッチSW3aがオンの状態での第3電流センサA13の検出値が、ゼロでなければ、第3BスイッチSW3bに故障ありと判断し、ゼロであれば、第3BスイッチSW3bに故障なしと判断する。第3BスイッチSW3bに故障ありと判断された場合には、第3スイッチ部に故障ありと判定し、第3BスイッチSW3bに故障なしと判断された場合には、第3スイッチ部に故障なしと判定する。これにより、第3スイッチ部の故障判定だけでなく、第3BスイッチSW3bの故障も判定可能となる。
次に、ステップS209における変形例1について説明する。図13の下段に示すように、第3スイッチ部(第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3b)がオフされているにもかかわらず、第3電流センサA13の検出値がゼロでない場合、制御装置100は、第3スイッチ部に故障があると判定する。また、第3スイッチ部がオフされている状態から、制御装置100は、ステップS208において、第3AスイッチSW3aをオンし、その後、第3BスイッチSW3bをオンすることにより、第3スイッチ部をオンしている。このため、図13の中段に示すように、制御装置100は、第3AスイッチSW3aがオン、第3BスイッチSW3bがオフの状態での第3電流センサA13の検出値が、ゼロでなければ、第3BスイッチSW3b及び第3スイッチ部に故障ありと判断する。また、図13の上段に示すように、制御装置100は、第3AスイッチSW3aがオン、第3BスイッチSW3bがオンの状態での第3電流センサA13の検出値が、所定の閾値以上であり、正常に電流が流れたと判定できれば、第3スイッチ部に故障なしと判定する。一方、第3スイッチ部がオンされたにもかかわらず、第3電流センサA13の検出値が、ゼロである場合、第3スイッチ部に故障ありと判定する。
(変形例2)
・上記実施形態の第3スイッチ部の故障判定方法の変形例(変形例2)について説明する。電源システム30には、図示はしないが、第2蓄電池32の端子間電圧を検出し、監視する電圧監視センサV100を備えている。変形例2では、この電圧監視センサV100を利用して、故障判定を行っている。以下、図14を参照して詳しく説明する。図14は、正常時における、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bのオンオフ状態と、それに対応する電圧監視センサV100及び第3電流センサA13の検出値を示している。
まず、ステップS108における変形例2について説明する。図14の上段に示すように、第3スイッチ部(第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3b)がオンされているにもかかわらず、電圧監視センサV100の検出値がDCDCコンバータ70からの供給電圧(例えば14V)でない場合、制御装置100は、第3スイッチ部に故障があると判定する。DCDCコンバータ70からの供給電圧でない場合とは、例えば、供給電圧よりも検出値が低く、その差が閾値以上である場合、DCDCコンバータ70からの供給電圧でないと判定する。
また、第3スイッチ部がオンされている状態から、制御装置100は、ステップS107において、第3AスイッチSW3aをオフし、その後、第3BスイッチSW3bをオフすることにより、第3スイッチ部をオフしている。このため、図14の中段に示すように、制御装置100は、第3AスイッチSW3aがオフ、第3BスイッチSW3bがオンの状態での電圧監視センサV100の検出値が、第2蓄電池32の端子間電圧(例えば12V)でなければ、第3AスイッチSW3aに故障ありと判断し、第2蓄電池32の端子間電圧であれば、第3AスイッチSW3aに故障なしと判断する。なお、例えば、制御装置100は、第3AスイッチSW3aがオフされたとき、電圧監視センサV100の検出値が、所定値以上(例えば、2V以上)減少した場合には、第3AスイッチSW3aに故障なしと判断してもよい。そして、第3AスイッチSW3aに故障ありと判断された場合には、第3スイッチ部に故障ありと判定し、第3AスイッチSW3aに故障なしと判断された場合には、第3スイッチ部に故障なしと判定する。
次に、ステップS209における変形例2について説明する。図14の下段に示すように、第3スイッチ部がオフされているにもかかわらず、電圧監視センサV100の検出値が第2蓄電池32の端子間電圧でない場合、制御装置100は、第3スイッチ部に故障があると判定する。
また、第3スイッチ部がオフされている状態から、制御装置100は、ステップS208において、第3BスイッチSW3bをオンし、その後、第3AスイッチSW3aをオンすることにより、第3スイッチ部をオンしている。このため、図14の中段に示すように、制御装置100は、第3AスイッチSW3aがオフ、第3BスイッチSW3bがオンの状態での電圧監視センサV100の検出値が、第2蓄電池32の端子間電圧でなければ、第3スイッチ部に故障ありと判断する。
また、制御装置100は、第3AスイッチSW3aがオン、第3BスイッチSW3bがオンの状態での電圧監視センサV100の検出値が、DCDCコンバータ70からの供給電圧に相当する値であると判定できれば、第3スイッチ部に故障なしと判定する。なお、例えば、第3スイッチ部がオンされたとき、電圧監視センサV100の検出値が所定値以上(例えば、2V以上)増加した場合には、第3スイッチ部に故障なしと判定してもよい。一方、第3スイッチ部がオンされたにもかかわらず、電圧監視センサV100の検出値が、第2蓄電池32の端子間電圧である場合、第3スイッチ部に故障ありと判定する。
以上、説明したように、第2蓄電池32の端子間電圧を監視する電圧監視センサV100を故障判定に流用することができるため、第3電流センサA13を省略することができる。
(変形例3)
・上記実施形態の第3スイッチ部の故障判定方法の変形例(変形例3)について説明する。電源システム30には、図示はしないが、第2蓄電池32の端子間電圧を検出し、監視する電圧監視センサV100を備えている。変形例3では、この電圧監視センサV100を利用して、故障判定を行っている。図15に、正常時における、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bのオンオフ状態と、それに対応する電圧監視センサV100の検出値を示している。変形例3は、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bのオンオフタイミングが異なるだけで、故障判定の考え方は、変形例1等とほぼ同じであるため、詳細な説明は省略する。これにより、第3スイッチ部の故障判定だけでなく、第3BスイッチSW3bの故障も判定可能となる。
(変形例4)
・上記実施形態の第3スイッチ部の故障判定方法の変形例(変形例4)について説明する。変形例4では、図16に示すように、一端が第3A電気経路3Aにおいて第3AスイッチSW3aよりも第2蓄電池32の正極端子の側に接続され、他端が第3B電気経路3Bにおいて第3BスイッチSW3bよりも低圧系グランドラインL2の側に接続された第3電圧センサV13の検出値を利用して第3スイッチ部の故障判定を行う。図17は、正常時における、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bのオンオフ状態と、それに対応する変形例4における第3電圧センサV13の検出値を示している。
まず、ステップS108における変形例4について説明する。図17の上段に示すように、第3スイッチ部(第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3b)がオンされているにもかかわらず、電圧監視センサV100の検出値がDCDCコンバータ70からの供給電圧(例えば14V)でない場合、制御装置100は、第3スイッチ部に故障があると判定する。
また、図17の中段に示すように、制御装置100は、第3AスイッチSW3aがオフ、第3BスイッチSW3bがオンの状態での第3電圧センサV13の検出値が、第2蓄電池32の端子間電圧(例えば12V)でなければ、第3AスイッチSW3aに故障ありと判断し、第2蓄電池32の端子間電圧であれば、第3AスイッチSW3aに故障なしと判断する。
そして、図17の下段に示すように、制御装置100は、第3AスイッチSW3aがオフ、第3BスイッチSW3bがオフの状態での第3電圧センサV13の検出値が、「不定」である場合、第3BスイッチSW3bに故障なしと判断し、「不定」でない場合、第3BスイッチSW3bに故障ありと判断する。「不定」とは、値が定まっていないことを示し、ゼロである場合があるが、少なくともDCDCコンバータ70からの供給電圧でも、第2蓄電池32の端子間電圧でもない。このため、例えば、制御装置100は、第3電圧センサV13の検出値が、DCDCコンバータ70からの供給電圧でもなく、かつ、第2蓄電池32の端子間電圧でもない場合、第3BスイッチSW3bに故障なしと判断し、いずれかの値である場合、第3BスイッチSW3bに故障ありと判断すればよい。
そして、第3AスイッチSW3a又は第3BスイッチSW3bに故障ありと判断された場合には、第3スイッチ部に故障ありと判定し、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bに故障なしと判断された場合には、第3スイッチ部に故障なしと判定する。
次に、ステップS209における変形例4について説明する。図17の下段に示すように、第3スイッチ部がオフされているにもかかわらず、第3電圧センサV13の検出値が、不定でない場合(例えば、DCDCコンバータ70からの供給電圧又は第2蓄電池32の端子間電圧である場合)、制御装置100は、第3スイッチ部に故障があると判定する。
また、図17の中段に示すように、制御装置100は、第3AスイッチSW3aがオフ、第3BスイッチSW3bがオンの状態での第3電圧センサV13の検出値が、第2蓄電池32の端子間電圧でなければ、第3BスイッチSW3b、並びに第3スイッチ部に故障ありと判断する。
また、制御装置100は、第3AスイッチSW3aがオン、第3BスイッチSW3bがオンの状態での第3電圧センサV13の検出値が、DCDCコンバータ70からの供給電圧に相当すると判定できれば、第3AスイッチSW3a及び第3スイッチ部に故障なしと判定する。そうでない場合、制御装置100は、第3AスイッチSW3a及び第3スイッチ部に故障ありと判定する。
以上により、変形例4の第3電圧センサV13によれば、第3スイッチ部の故障判定だけでなく、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bのうちいずれに故障があるかについて判定することができる。
なお、第3電圧センサV13の一端を、第3A電気経路3Aにおいて第3AスイッチSW3aよりも低圧系電源ラインH2の側に接続し、他端を第3B電気経路3Bにおいて第3BスイッチSW3bよりも第2蓄電池32の負極端子に接続してもよい。この場合、変形例4と同様に、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bのうちいずれに故障があるかについても判定することができる。
(変形例5)
・上記実施形態の第3スイッチ部の故障判定方法の変形例(変形例5)について説明する。変形例5では、図16に示すように、変形例4と同じ第3電圧センサV13の検出値を利用する。ただし、図18に示すように、変形例4とは、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bのオンオフの順序が異なる。このため、変形例5では、第3スイッチ部の故障判定を行えるものの、変形例4とは異なり、第3AスイッチSW3a及び第3BスイッチSW3bのうちいずれに故障があるかについて判定することができない。なお、故障判定の考え方は、第3電流センサA13を第3電圧センサV13に変えただけで、変形例1等とほぼ同じであるため、詳細な説明は省略する。
(変形例6)
・上記実施形態の第2スイッチ部の故障判定方法の変形例(変形例6)について説明する。上記実施形態では、第3電流センサA13の検出値を採用したが、変形例6では、第1電圧センサV1の検出値、第2電圧センサV2の検出値、及び第2電流センサA12の検出値のいずれかを採用してもよい。図11に示すように、第2スイッチ部が正常であれば、第2スイッチ部のオンオフで、検出値を変更させることができるためである。
なお、図において「V1」は、第1電圧センサV1の欄であり、「V2」は、第2電圧センサV2の欄である。また、「V1」と「V2」の欄において、「INV次第」とは、インバータ20を動作させて、どのように電圧を昇圧(又は降圧)させるかにより、第1電圧センサV1の検出値及び第2電圧センサV2の検出値が変更されることを示す。また、図の第2電流センサA12の欄「A12」において、「-A11」とは、第1電流センサA11のマイナス値が検出されることを示す。また、図の第2電流センサA12の欄「A12」において、「INV次第」とは、インバータ20の制御により流れる電流量が異なることを示す。このため、第2スイッチ部のオンオフにより、検出値の変更を判断できるように、制御装置100は、インバータ20を適宜制御する必要がある。なお、故障判定の考え方は、第3電流センサA13の検出値を採用する第1実施形態等とほぼ同じであるため、詳細な説明は省略する。
(変形例7)
・上記実施形態の第2スイッチ部の故障判定方法の変形例(変形例7)について説明する。変形例7では、図19に示すように、第1電圧センサV1の検出値、第2電圧センサV2の検出値、及び第2電流センサA12の検出値のいずれかを採用し、かつ、第2AスイッチSW2a及び第2BスイッチSW2bのオンオフ順序を変更している。なお、故障判定の考え方は、第1実施形態や変形例6などとほぼ同じであるため、詳細な説明は省略する。
(変形例8)
・上記実施形態の第2スイッチ部の故障判定方法の変形例(変形例8)について説明する。変形例8では、図20に示すように、一端が第2A電気経路2Aにおいて第2AスイッチSW2aよりも第2蓄電池32の正極端子の側に接続され、他端が第2B電気経路2Bにおいて第2BスイッチSW2bよりも高圧系グランドラインL1の側に接続された第4電圧センサV14の検出値を利用して第2スイッチ部の故障判定を行う。
図21は、正常時における、第2AスイッチSW2a及び第2BスイッチSW2bのオンオフ状態と、それに対応する第4電圧センサV14の検出値を示している。ここで、ステップS111における変形例8について図21を参照して詳しく説明する。
図21の上段に示すように、第2スイッチ部がオフされているにもかかわらず、第4電圧センサV14の検出値が、「不定」でない場合、第2スイッチ部に故障があると判定する。例えば、第2蓄電池32の端子間電圧(12V)、又は中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧から第3蓄電池33の端子間電圧を減算した値である場合、第2スイッチ部に故障があると判定する。なお、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧は、第2電圧センサV2の検出値であり、第3蓄電池33の端子間電圧は、200Vである。
また、第2スイッチ部がオフされている状態から、制御装置100は、ステップS110において、第2AスイッチSW2aをオンし、その後、第2BスイッチSW2bをオンすることにより、第2スイッチ部をオンしている。このため、図21の中段に示すように、制御装置100は、第2AスイッチSW2aがオン、第2BスイッチSW2bがオフの状態での第4電圧センサV14の検出値が、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧から第3蓄電池33の端子間電圧を減算した値「V2-200」でなければ、第2AスイッチSW2a及び第2スイッチ部に故障ありと判断する。
また、制御装置100は、第2AスイッチSW2aがオン、第2BスイッチSW2bがオンの状態での第4電圧センサV14の検出値が、第2蓄電池32の端子間電圧(12V)であれば、第2AスイッチSW2a、第2BスイッチSW2b、及び第2スイッチ部に故障なしと判定する。一方、第2スイッチ部がオンされたにもかかわらず、第4電圧センサV14の検出値が、第2蓄電池32の端子間電圧(12V)でない場合、第2BスイッチSW2b及び第2スイッチ部に故障ありと判定する。
なお、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧から第3蓄電池33の端子間電圧を減算した値「V2-200」と、第2蓄電池32の端子間電圧(12V)との差が明確に生じるように、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧を昇圧しておくことが望ましい。具体的には、ステップS109において、インバータ20等を制御して、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧を昇圧しておくことが望ましい。
また、ステップS204~S205において、第2スイッチ部をオフにして第2スイッチ部の故障判定を行う際も、同様にして第2AスイッチSW2a及び第2BスイッチSW2bのうちいずれに故障があるかについて判定することができる。
以上のように、変形例8によれば、第2スイッチ部の故障判定だけでなく、第2AスイッチSW2a及び第2BスイッチSW2bのうちいずれに故障があるかについて判定することができる。
(変形例9)
・上記実施形態の第2スイッチ部の故障判定方法の変形例(変形例9)について説明する。変形例9では、変形例8で説明した第4電圧センサV14の検出値を利用する。ただし、図22に示すように、変形例8とは、第2AスイッチSW2a及び第2BスイッチSW2bのオンオフの順序が異なる。
なお、図22に示すように変形例9において、第4電圧センサV14の検出値だけでは、第3スイッチ部の故障判定を行えるものの、変形例8とは異なり、第2AスイッチSW2a及び第2BスイッチSW2bのうちいずれに故障があるかについて判定することができない。
そこで、第1電圧センサV1、第2電圧センサV2、第2電流センサA12及び第3電流センサA13のうちいずれか1又は2以上の検出値と、第4電圧センサV14の検出値とを合わせて採用する。すなわち、第2BスイッチSW2bについての故障判定は、第4電圧センサV14の検出値によって行い、第2AスイッチSW2aについての故障判定は、第1電圧センサV1、第2電圧センサV2、第2電流センサA12及び第3電流センサA13のうちいずれか1又は2以上の検出値により行えばよい。これにより、図22に示すように、第2AスイッチSW2a及び第2BスイッチSW2bのうちいずれに故障があるかについて判定することができる。
(変形例10)
・上記第1実施形態の電源システム30において、第2蓄電池32と、第3蓄電池33との間に、それらの間の通電及び通電遮断を切り替えるためのスイッチが設けられていなくてもよい。例えば、図23に示すように、第1実施形態の電源システム30において、第2蓄電池32の正極端子と、第3蓄電池33の負極端子との間が、直接接続されていてもよい。この場合、第1CスイッチSW1cと、第3蓄電池33との間に、第2AスイッチSW2aを設ければよい。
(変形例11)
・上記第1実施形態の電源システム30において、第2蓄電池32と第3蓄電池33の配置を変更してもよい。例えば、図24に示すように、第1実施形態の電源システム30において、高圧系電源ラインH1の側から第1蓄電池31→第2蓄電池32→第3蓄電池33の順番で直列に接続されるように配置してもよい。この場合、第2蓄電池32の負極端子と、第3蓄電池33の正極端子との間に、それらの間の通電及び通電遮断を切り替えるための第2AスイッチSW2aが設けられる。
(変形例12)
・上記第1実施形態の電源システム30において、第1蓄電池31、第2蓄電池32及び第3蓄電池33の配置を変更してもよい。例えば、図25に示すように、第1実施形態の電源システム30において、高圧系電源ラインH1の側から、第2蓄電池32→第3蓄電池33→第1蓄電池31の順番で配置されてもよい。また、プリチャージスイッチPre_G及び抵抗体R1の直列接続体が第1BスイッチSW1bに並列接続される。
この変形例12において、第1BスイッチSW1b、第1CスイッチSW1c,第1DスイッチSW1d,第1EスイッチSW1eが、第1スイッチ部に相当する。また、第1CスイッチSW1c,第1DスイッチSW1d,第1EスイッチSW1eが、第1Xスイッチに相当する。また、第1BスイッチSW1bが、第1Yスイッチに相当する。また、第2BスイッチSW2bが、第2Xスイッチに相当し、第2AスイッチSW2aが、第2Yスイッチに相当する。
(変形例13)
・上記第1実施形態の電源システム30において、第3蓄電池33を省略してもよい。例えば、図26に示すように、第1実施形態における電源システム30の第3蓄電池33を省略してもよい。
(変形例14)
・上記実施形態において、各スイッチSWのオンオフ状態の切り替え順序を次の変形例14に示すように変形してもよい。図27~図28を参照しながら、車両停車中から、車両が起動するときにおける切り替え順序(変形例14)について説明する。前提として、車両停車中、各スイッチSWのオンオフ状態は図27(a)に示すようになっている。つまり、第3スイッチ部がオンされている。
車両停車中、車両が起動すると、図27(b)に示す接続状態に遷移する。つまり、制御装置100は、プリチャージスイッチPre_P、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d及び第1EスイッチSW1eをオンに切り替える。そして、制御装置100は、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧が、第1蓄電池31の端子間電圧に相当するようにインバータ側平滑コンデンサ21を充電する。
そして、充電完了後、図27(c)~(d)に示す接続状態に移行する。つまり、制御装置100は、第1AスイッチSW1aをオンに切り替え、その後、プリチャージスイッチPre_Pをオフする。また、第1スイッチ部をオンに切り替える際、第1実施形態などと同様にして、1スイッチ部の故障判定を行う。故障判定後、制御装置100は、第1蓄電池31から高圧電力をDCDCコンバータ70に供給させ、DCDCコンバータ70に当該高圧電力を降圧させ、低圧負荷72に供給させる。
そして、制御装置100は、図28(e)に示すように、第3スイッチ部をオフに切り替える。その際、上記実施形態や変形例で説明した判定方法を利用して、第3スイッチ部の故障判定を行う。故障判定後、制御装置100は、図28(f)に示すように、第1BスイッチSW1bをオンに切り替える。このとき、第1電流センサA11の検出値等に基づいて第1BスイッチSW1bの故障判定をしてもよい。
その後、制御装置100は、図28(g)に示すように、第1CスイッチSW1cをオフに切り替え、第1蓄電池31からの印加電圧をモータ10及びインバータ20によって降圧し、中性点側平滑コンデンサC1を充電する。具体的には、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧が、第2蓄電池32及び第3蓄電池33からなる第1直列接続体40の端子間電圧(212V)に相当する電圧となるように昇圧する。
次に、制御装置100は、図28(h)に示すように、第2BスイッチSW2bをオンに切り替える。このとき、第2電圧センサV2、第2電流センサA12、第3電流センサA13、又は変形例8の第4電圧センサV14の検出値に基づいて、第2BスイッチSW2bの故障判定を行う。故障判定後、制御装置100は、第1直列接続体40からの供給電圧をモータ10及びインバータ20を利用して昇圧し、高圧系電源ラインH1に供給する。これにより、第1蓄電池31と、第1直列接続体40とが高圧系電源ラインH1に対して並列に接続されることとなる。
この変形例14では、プリチャージスイッチPre_P、第1AスイッチSW1a及び第1BスイッチSW1bが、第1スイッチ部に相当し、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、及び第1EスイッチSW1eが、中性点接続スイッチ部に相当する。
(変形例15)
・上記実施形態において、各スイッチSWのオンオフ状態の切り替え順序を次の変形例15に示すように変形してもよい。図29~図30を参照しながら、車両停車中から、車両が起動するときにおける切り替え順序(変形例15)について説明する。前提として、車両停車中、各スイッチSWのオンオフ状態は図29(a)に示すようになっている。つまり、第3スイッチ部がオンされている。
車両停車中、車両が起動すると、図29(b)に示す接続状態に遷移する。つまり、制御装置100は、プリチャージスイッチPre_P、及び第1BスイッチSW1bをオンに切り替える。そして、制御装置100は、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧が、第1蓄電池31の端子間電圧に相当するようにインバータ側平滑コンデンサ21を充電する。
そして、充電完了後、図29(c)~(d)に示す接続状態に移行する。つまり、制御装置100は、第1AスイッチSW1aをオンに切り替え、その後、プリチャージスイッチPre_Pをオフする。なお、図29(a)~(d)までの処理が、第3のステップに相当する。この変形例15では、プリチャージスイッチPre_P、第1AスイッチSW1a及び第1BスイッチSW1bが、第1スイッチ部に相当する。
また、第1スイッチ部をオンに切り替える際、第1実施形態などと同様にして、第1スイッチ部の故障判定を行う。故障判定後、制御装置100は、第1蓄電池31から高圧電力をDCDCコンバータ70に供給させ、DCDCコンバータ70に当該高圧電力を降圧させ、低圧負荷72に供給させる。
そして、制御装置100は、図30(e)に示すように、第3スイッチ部をオフに切り替える。その際、上記実施形態や変形例で説明した判定方法を利用して、第3スイッチ部の故障判定を行う。故障判定後、制御装置100は、図30(f)に示すように、第1EスイッチSW1eをオンし、モータ10及びインバータ20を制御して、中性点側平滑コンデンサC1を充電する。具体的には、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧が、第2蓄電池32及び第3蓄電池33からなる第1直列接続体40の端子間電圧(212V)に相当する電圧となるように昇圧する。
その後、制御装置100は、図30(g)に示すように、第2AスイッチSW2a、第1DスイッチSW1d、及び第2BスイッチSW2bをオンする(第4のステップに相当)。このとき、第2電圧センサV2、第2電流センサA12、第3電流センサA13、又は変形例8の第4電圧センサV14の検出値に基づいて、第2スイッチ部の故障判定を行う。
故障判定後、制御装置100は、図30(h)に示すように、第1直列接続体40からの供給電圧をモータ10及びインバータ20を利用して昇圧し、高圧系電源ラインH1に供給する。これにより、第1蓄電池31と、第1直列接続体40とが高圧系電源ラインH1に対して並列に接続されることとなる。
この変形例15では、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、及び第1EスイッチSW1eが、中性点接続スイッチ部に相当する。なお、第1直列接続体40をモータ10の中性点に接続する前に、中性点側平滑コンデンサC1を昇圧させているため、突入電流を抑制できる。
(変形例16)
・上記実施形態において、各スイッチSWのオンオフ状態の切り替え順序を次の変形例16に示すように変形してもよい。図31~図32を参照しながら、車両起動中から、車両が停止するときにおける切り替え順序(変形例16)について説明する。
この変形例16の前提として、車両起動中、図31(a)の接続状態となっている。図31(a)は、図30(h)の接続状態と同じである。この状態から、車両が停止すると、制御装置100は、第1DスイッチSW1d、第2AスイッチSW2a、及び第2BスイッチSW2bをオフにする。このとき、上記実施形態又は変形例と同様にして、第2スイッチ部の故障判定を行ってもよい。
故障判定後、制御装置100は、図31(c)に示すように、インバータ20を制御して、中性点側平滑コンデンサC1を放電する。そして、制御装置100は、図31(d)に示すように、第3スイッチ部をオンに切り替える。このとき、上記実施形態又は変形例と同様にして、第3スイッチ部の故障判定を行う。また、制御装置100は、第1EスイッチSW1eをオフに切り替える。続いて、図32(e)に示す状態において、制御装置100は、DCDCコンバータ70の動作を停止させ、DCDCコンバータ70から低圧負荷72への電力供給を停止する。
その後、図32(f)に示すように、制御装置100は、第1AスイッチSW1a及び第1BスイッチSW1bをオフに切り替える。この変形例では、第1AスイッチSW1a及び第1BスイッチSW1bが、第1スイッチ部に相当する。このとき、第1スイッチ部の故障判定を行ってもよい。そして、図32(g)に示すように、制御装置100は、インバータ20を制御して、インバータ側平滑コンデンサ21を放電して、切り替えを完了し、停止時の状態に移行する。
(変形例17)
・上記実施形態において、第2AスイッチSW2aを削除し、各スイッチSWのオンオフ状態の切り替え順序を次の変形例17に示すように変形してもよい。図33~図35を参照しながら、車両停車中から、車両が起動するときにおける切り替え順序(変形例17)について説明する。前提として、車両停車中、各スイッチSWのオンオフ状態は図33(a)に示すようになっている。つまり、第3スイッチ部がオンされている。
車両停車中、車両が起動すると、図33(b)に示す接続状態に遷移する。つまり、制御装置100は、プリチャージスイッチPre_P、及び第1BスイッチSW1bをオンに切り替える。そして、制御装置100は、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧が、第1蓄電池31の端子間電圧に相当するようにインバータ側平滑コンデンサ21を充電する。
そして、充電完了後、図33(c)~(d)に示す接続状態に移行する。つまり、制御装置100は、第1AスイッチSW1aをオンに切り替え、その後、プリチャージスイッチPre_Pをオフする。なお、第1スイッチ部をオンに切り替える際、第1実施形態などと同様にして、第1スイッチ部の故障判定を行う。故障判定後、制御装置100は、第1蓄電池31から高圧電力をDCDCコンバータ70に供給させ、DCDCコンバータ70に当該高圧電力を降圧させ、低圧負荷72に供給させる。
そして、制御装置100は、図34(e)に示すように、第3スイッチ部をオフに切り替える。その際、上記実施形態や変形例で説明した判定方法を利用して、第3スイッチ部の故障判定を行う。故障判定後、制御装置100は、図33(f)に示すように、第1EスイッチSW1eをオンに切り替える。その後、制御装置100は、モータ10及びインバータ20を制御して、第1蓄電池31からの印加電圧を降圧して、中性点側平滑コンデンサC1を充電する。具体的には、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧が、第2蓄電池32及び第3蓄電池33からなる第1直列接続体40の端子間電圧(212V)に相当する電圧となるように昇圧する。
その後、制御装置100は、図34(g)に示すように、第1DスイッチSW1d、及び第2BスイッチSW2bをオンに切り替える。このとき、第1DスイッチSW1d又は第2BスイッチSW2bの故障判定を行う。
この故障判定について説明する。このとき、第1DスイッチSW1d→第2BスイッチSW2bの順番でオンする場合、電圧センサV1,V2、電流センサA11~A13のうちいずれかの検出値を参照して、第1DスイッチSW1d、及び第2BスイッチSW2bの故障判定を行えばよい。図36に、正常時における第1DスイッチSW1d、及び第2BスイッチSW2bのオンオフ状態と、各検出値との関係性を示す。図36(a)に示すような検出値が検出されなかった場合、前述同様、第2BスイッチSW2bの故障を判定できる。なお、「INV次第」とは、インバータ20をどのように制御するかにより検出値が変わることを示す。このため、オンオフ状態切り替え時に検出値に変動が生じるように、インバータ20を制御して、電圧や電流を調整することが望ましい。
なお、第2BスイッチSW2b→第1DスイッチSW1dの順番でオンして、故障判定してもよい。図37に、正常時における第1DスイッチSW1d、及び第2BスイッチSW2bのオンオフ状態と、各検出値との関係性を示す。図36(b)に示すような検出値が検出されなかった場合、前述同様、第1DスイッチSW1dの故障を判定できる。
また、変形例8で説明した第4電圧センサV14の検出値を利用してもよい。図37(a)に、第1DスイッチSW1d→第2BスイッチSW2bの順番でオンする場合であって、正常時における第1DスイッチSW1d及び第2BスイッチSW2bのオンオフ状態と、各検出値との関係性を示す。図37(a)に示すように、第4電圧センサV14の検出値から、第1DスイッチSW1d及び第2BスイッチSW2bの故障判定を行うことができる。なお、故障判定方法は、変形例8等と同様である。
また、図37(b)に、第2BスイッチSW2b→第1DスイッチSW1dの順番でオンする場合であって、正常時における第1DスイッチSW1d及び第2BスイッチSW2bのオンオフ状態と、各検出値との関係性を示す。変形例8などで説明したように、図37(b)から第4電圧センサV14の検出値だけでは、第1DスイッチSW1d及び第2BスイッチSW2bの故障判定を行うことができない。このため、前述同様、第4電圧センサV14の検出値と、電圧センサV1,V2、電流センサA11~A13のうちいずれかの検出値を利用すれば、切り替え順を変更しても、第1DスイッチSW1d及び第2BスイッチSW2bの故障判定を行うことができる。
故障判定後、制御装置100は、図34(h)に示すように、第1BスイッチSW1bをオフに切り替え、モータ10及びインバータ20により、第1直列接続体40からの印加電圧を昇圧し、インバータ側平滑コンデンサ21を充電する。このとき、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧が、第2直列接続体50の端子間電圧(612V)となるように、昇圧する。
その後、制御装置100は、図35(i)に示すように、第1CスイッチSW1cをオンする。このとき、第1電圧センサV1、電流センサA11~A13のうちいずれかの検出値が適切に変化したか否かを判定することにより、第1CスイッチSW1cの故障判定を行う。そして、制御装置100は、図35(j)に示すように、第1DスイッチSW1dをオフし、中性点側平滑コンデンサC1を放電し、第1EスイッチSW1eをオフする。これにより、第1蓄電池31~第3蓄電池33が高圧系電源ラインH1に対して直列に接続される。
なお、この変形例では、第1CスイッチSW1c及び第2BスイッチSW2bが、第2スイッチ部に相当する。また、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、及び第1EスイッチSW1eが中性点接続スイッチ部に相当する。
(変形例18)
・上記実施形態において、第2AスイッチSW2aを削除し、各スイッチSWのオンオフ状態の切り替え順序を次の変形例18に示すように変形してもよい。図38~図40を参照しながら、車両停車中から、車両が起動するときにおける切り替え順序(変形例18)について説明する。前提として、車両停車中、各スイッチSWのオンオフ状態は図38(a)に示すようになっている。つまり、第3スイッチ部がオンされている。
車両停車中、車両が起動すると、図38(b)に示す接続状態に遷移する。つまり、制御装置100は、プリチャージスイッチPre_P、及び第1BスイッチSW1bをオンに切り替える。そして、制御装置100は、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧が、第1蓄電池31の端子間電圧に相当するようにインバータ側平滑コンデンサ21を充電する。
そして、充電完了後、図38(c)~(d)に示す接続状態に移行する。つまり、制御装置100は、第1AスイッチSW1aをオンに切り替え、その後、プリチャージスイッチPre_Pをオフする。なお、第1スイッチ部をオンに切り替える際、第1実施形態などと同様にして、第1スイッチ部の故障判定を行う。故障判定後、制御装置100は、第1蓄電池31から高圧電力をDCDCコンバータ70に供給させ、DCDCコンバータ70に当該高圧電力を降圧させ、低圧負荷72に供給させる。
そして、制御装置100は、図39(e)に示すように、第3スイッチ部をオフに切り替える。その際、上記実施形態や変形例で説明した判定方法を利用して、第3スイッチ部の故障判定を行う。故障判定後、制御装置100は、図39(f)に示すように、第1EスイッチSW1eをオンに切り替える。その後、制御装置100は、モータ10及びインバータ20を制御して、中性点側平滑コンデンサC1を充電する。具体的には、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧が、第2蓄電池32及び第3蓄電池33からなる第1直列接続体40の端子間電圧(212V)に相当する電圧となるように昇圧する。
その後、制御装置100は、図39(g)に示すように、第1DスイッチSW1d、及び第2BスイッチSW2bをオンに切り替える。このとき、変形例17と同様に、第1DスイッチSW1d又は第2BスイッチSW2bの故障判定を行う。
故障判定後、制御装置100は、図39(h)に示す状態で、モータ10及びインバータ20により、第1直列接続体40からの印加電圧を昇圧し、インバータ側平滑コンデンサ21を充電する。このとき、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧が、第2直列接続体50の端子間電圧(612V)となるように、昇圧する。
その後、制御装置100は、図40(i)に示すように、第1CスイッチSW1cをオンする。このとき、第1電圧センサV1、電流センサA11~A13のうちいずれかの検出値が適切に変化したか否かを判定することにより、第1CスイッチSW1cの故障判定を行う。そして、制御装置100は、図40(j)に示すように、第1DスイッチSW1dをオフし、中性点側平滑コンデンサC1を放電し、第1EスイッチSW1eをオフする。これにより、第1蓄電池31~第3蓄電池33が高圧系電源ラインH1に対して直列に接続される。
なお、この変形例では、第1CスイッチSW1c及び第2BスイッチSW2bが、第2スイッチ部に相当する。また、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、及び第1EスイッチSW1eが中性点接続スイッチ部に相当する。
(変形例19)
・上記実施形態において、第2AスイッチSW2aを削除し、各スイッチSWのオンオフ状態の切り替え順序を次の変形例19に示すように変形してもよい。図41~図42を参照しながら、車両停車中から、車両が起動するときにおける切り替え順序(変形例19)について説明する。前提として、車両停車中、各スイッチSWのオンオフ状態は図41(a)に示すようになっている。つまり、第3スイッチ部がオンされている。
車両停車中、車両が起動すると、図41(b)に示す接続状態に遷移する。つまり、制御装置100は、プリチャージスイッチPre_P、及び第1BスイッチSW1bをオンに切り替える。そして、制御装置100は、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧が、第1蓄電池31の端子間電圧に相当するようにインバータ側平滑コンデンサ21を充電する。
そして、充電完了後、図41(c)~(d)に示す接続状態に移行する。つまり、制御装置100は、第1AスイッチSW1aをオンに切り替え、その後、プリチャージスイッチPre_Pをオフする。なお、第1スイッチ部をオンに切り替える際、第1実施形態などと同様にして、第1スイッチ部の故障判定を行う。故障判定後、制御装置100は、第1蓄電池31から高圧電力をDCDCコンバータ70に供給させ、DCDCコンバータ70に当該高圧電力を降圧させ、低圧負荷72に供給させる。
そして、制御装置100は、図42(e)に示すように、第3スイッチ部をオフに切り替える。その際、上記実施形態や変形例で説明した判定方法を利用して、第3スイッチ部の故障判定を行う。故障判定後、制御装置100は、図42(f)に示すように、第1EスイッチSW1eをオンに切り替える。その後、制御装置100は、モータ10及びインバータ20を制御して、第1蓄電池31からの印加電圧を降圧して、中性点側平滑コンデンサC1を充電する。具体的には、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧が、第2蓄電池32及び第3蓄電池33からなる第1直列接続体40の端子間電圧(212V)に相当する電圧となるように昇圧するように充電する。
その後、制御装置100は、図42(g)に示すように、第1DスイッチSW1d、及び第2BスイッチSW2bをオンに切り替える。このとき、変形例17と同様に、第1DスイッチSW1d又は第2BスイッチSW2bの故障判定を行う。
故障判定後、制御装置100は、モータ10及びインバータ20により、第1蓄電池31の端子間電圧と同程度となるように、第1直列接続体40からの印加電圧を昇圧し、高圧系電源ラインH1に印加する。これにより、第1蓄電池31と、第1直列接続体40とが高圧系電源ラインH1に対して並列に接続されることとなる。
なお、この変形例では、第1CスイッチSW1c及び第2BスイッチSW2bが、第2スイッチ部に相当する。また、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、及び第1EスイッチSW1eが中性点接続スイッチ部に相当する。
(変形例20)
・上記実施形態において、第2AスイッチSW2aを削除し、各スイッチSWのオンオフ状態の切り替え順序を次の変形例20に示すように変形してもよい。図43~図44を参照しながら、車両起動中から、車両が停止するときにおける切り替え順序(変形例20)について説明する。前提として、車両起動中、各スイッチSWのオンオフ状態は図43(a)に示すようになっている。第1AスイッチSW1a、第2AスイッチSW2a、及び第2BスイッチSW2bがオンされ、高圧系電源ラインH1に対して蓄電池31~33が直列に接続されている。
起動中、車両が停止されると、制御装置100は、図43(b)に示すように、第1EスイッチSW1eをオンに切り替え、インバータ20により印加電圧を降圧し、中性点側平滑コンデンサC1の端子間電圧が、212Vとなるように充電する。充電後、制御装置100は、第1DスイッチSW1dをオンにし、第1蓄電池31からの印加電圧を昇圧して、インバータ側平滑コンデンサ21に印加する。
その後、制御装置100は、第1CスイッチSW1cをオフして、インバータ側平滑コンデンサ21の端子間電圧を400Vとなるように降圧し、その後、第1BスイッチSW1bをオンにする。このとき、第1BスイッチSW1b、第1CスイッチSW1c、及び第1DスイッチSW1dの故障判定をしてもよい。
次に、制御装置100は、図43(c)に示すように、第1DスイッチSW1d、及び第2BスイッチSW2bをオフに切り替える。このとき、第1DスイッチSW1d、及び第2BスイッチSW2bの故障判定をしてもよい。そして、制御装置100は、インバータ20を動作させて、中性点側平滑コンデンサC1を放電し、その後、図43(d)に示すように、第1EスイッチSW1eをオフに切り替える。
続いて、制御装置100は、図44(e)に示すように、第3スイッチ部をオンに切り替える。このとき、第3スイッチ部の故障判定をする。図44(f)において、DCDCコンバータ70の動作を停止させ、DCDCコンバータ70から低圧負荷72への電力供給を停止する。
そして、制御装置100は、図44(g)に示すように、第1AスイッチSW1a及び第1BスイッチSW1bをオフに切り替える。第1AスイッチSW1a及び第1BスイッチSW1bの故障判定をしてもよい。その後、制御装置100は、インバータ20を動作させて、インバータ側平滑コンデンサ21を放電する。これにより、図44(h)に示すように、切り替えが完了し、停止状態に移行する。
なお、この変形例では、第1AスイッチSW1a及び第1BスイッチSW1bが第1スイッチ部に相当する。また、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、及び第2BスイッチSW2bが、第2スイッチ部に相当する。また、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、及び第1EスイッチSW1eが中性点接続スイッチ部に相当する。
(変形例21)
・上記実施形態において、第2AスイッチSW2aを削除し、各スイッチSWのオンオフ状態の切り替え順序を次の変形例21に示すように変形してもよい。図45~図46を参照しながら、車両起動中から、車両が停止するときにおける切り替え順序(変形例21)について説明する。前提として、車両起動中、各スイッチSWのオンオフ状態は図45(a)に示すようになっている。第1AスイッチSW1a、第1BスイッチSW1b、第1DスイッチSW1d、第1EスイッチSW1e及び第2BスイッチSW2bがオンされ、高圧系電源ラインH1に対して第1蓄電池31及び第1直列接続体40が並列に接続されている。
起動中、車両が停止されると、制御装置100は、図45(b)に示すように、第1DスイッチSW1d、及び第2BスイッチSW2bをオフに切り替える。このとき、第1DスイッチSW1d、及び第2BスイッチSW2bの故障判定をしてもよい。この変形例では、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、及び第2BスイッチSW2bが第2スイッチ部に相当する。
制御装置100は、図45(c)に示す状態において、インバータ20により中性点側平滑コンデンサC1を放電する。続いて、制御装置100は、図45(d)に示すように、第3スイッチ部をオンに切り替える。このとき、第3スイッチ部の故障判定をしてもよい。続いて、制御装置100は、図46(e)に示す状態において、DCDCコンバータ70の動作を停止させ、DCDCコンバータ70から低圧負荷72への電力供給を停止する。
そして、制御装置100は、図46(f)に示すように、第1AスイッチSW1a及び第1BスイッチSW1bをオフに切り替える。この変形例では、第1AスイッチSW1a及び第1BスイッチSW1bが第1スイッチ部に相当する。このとき、第1AスイッチSW1a及び第1BスイッチSW1bの故障判定をしてもよい。
その後、制御装置100は、インバータ側平滑コンデンサ21を放電させるように、インバータ20を動作させる。これにより、図46(g)に示すように、切り替えが完了する。なお、この変形例では、また、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d、及び第1EスイッチSW1eが中性点接続スイッチ部に相当する。
(その他の変形例)
・上記実施形態又は変形例において、プリチャージスイッチ及び抵抗体の直列接続体は、高圧系電源ライン側のスイッチと、高圧系グランドライン側のスイッチの両側にそれぞれ並列接続されていてもよい。また、高圧系グランドライン側のスイッチだけに、プリチャージスイッチ及び抵抗体の直列接続体が、並列接続されていてもよい。また、プリチャージスイッチ及び抵抗体の直列接続体を設けなくてもよい。
・上記実施形態では、第1CスイッチSW1c、第1DスイッチSW1d及び第1EスイッチSW1eの代わりに、第1BスイッチSW1bを、第1蓄電池31の正極端子と、高圧系電源ラインとH1の間の通電及び通電遮断を切り替える第1Yスイッチとしてもよい。この場合、第1蓄電池31の負極端子と、高圧系グランドラインL1との間における第2B電気経路2Bが、第1Y電気経路に相当することとなる。
・上記実施形態において、制御装置100は、第1スイッチ部がオフされることにより第1蓄電池31と高圧回路75との間が通電遮断されている場合、第2スイッチ部のオンオフ制御を実施させて当該第2スイッチ部の故障判定を行ってもよい。
・上記第1実施形態の電源システム30は、図47~図70に示すようにその回路構成を任意に変更してもよい。
・上記実施形態及び変形例において、共通経路L10は、第3A電気経路3Aと、第2A電気経路2Aの共通部分としたが、第3B電気経路3Bと、第2B電気経路2Bの共通部分としてもよい。そして、この場所に第3電流センサA13を設けてもよい。
・上記実施形態又は変形例において、各スイッチSWとして、1つのスイッチで構成されているものに限らず、複数のスイッチの直列接続体又は複数のスイッチの並列接続体で構成されていてもよい。
・上記実施形態又は変形例において、インバータ20のスイッチとしては、IGBTに限らず、例えばボディダイオードを備えるNチャネルMOSFETであってもよい。
・上記実施形態又は変形例において、モータとしては、星形結線されるものに限らず、Δ結線されるものであってもよい。また、モータ及びインバータとしては、3相のものに限らず、2相のもの、又は4相以上のものであってもよい。また、モータとしては、ロータに界磁極として永久磁石を有する永久磁石型の同期機に限らず、ロータに界磁極として界磁巻線を有する巻線界磁型の同期機であってもよい。この場合、ロータに界磁巻線及び永久磁石の双方が備えられていてもよい。また、モータとしては、同期機に限らず、誘導機であってもよい。
・上記実施形態又は変形例において、蓄電部としては、蓄電池に限らず、例えば、大容量の電気二重層キャパシタ、又は蓄電池及び電気二重層キャパシタの双方を備えるものであってもよい。
・上記実施形態又は変形例において、電源システムが搭載される移動体としては、車両に限らず、例えば、航空機又は船舶であってもよい。また、電力変換装置の搭載先は、移動体に限らず、定置式の装置であってもよい。
・上記実施形態において、制御装置100は、第2スイッチ部と第3スイッチ部のうちいずれの故障判定を行うかに応じて、第3電流センサA13の測定範囲及び分解能を変更した。この変形例として、制御装置100は、各スイッチSWのオンオフ状態に応じて、第3電流センサA13の測定範囲及び分解能を変更してもよい。例えば、第1スイッチ部及び第2スイッチ部がオンされ、第3スイッチ部がオフされて、電源システム30に高圧回路75が接続されている場合、第3電流センサA13の測定範囲を広くして分解能を大きくしてもよい。また、例えば、第2スイッチ部がオフされ、第3スイッチ部がオンされて、電源システム30に低圧回路76が接続されている場合、第3電流センサA13の測定範囲を狭くして分解能を小さくしてもよい。
・上記実施形態において故障判定を行う際、各スイッチSWの切り替え順序は、任意に変更してもよい。例えば、第3スイッチ部の故障判定を実施する場合、あるタイミングにおいては、第3AスイッチSW3a→第3BスイッチSW3bの順番でオン(又はオフ)して故障判定を行い、異なるタイミングにおいては、第3BスイッチSW3b→第3AスイッチSW3aの順番でオン(又はオフ)して故障判定を行ってもよい。第2スイッチ部を判定する場合も同様である。これにより、第3AスイッチSW3aと第3BスイッチSW3bのいずれに故障があっても、検出することが可能となる。
・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
以下、上述した各実施形態から抽出される特徴的な構成を記載する。
[構成1]
高圧回路(75)と、低圧回路(76)とに接続され、複数の蓄電部(31~32)を備える電源システム(30)において、
前記複数の蓄電部のうち第1蓄電部と、前記高圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第1スイッチ部と、
複数の蓄電部のうち前記第1蓄電部と第2蓄電部との間の通電及び通電遮断を切り替える第2スイッチ部と、
前記第2蓄電部と、前記低圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第3スイッチ部と、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部を制御するスイッチ制御部(100)と、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部の故障判定を行う故障判定部(100)と、を備え、
前記故障判定部は、
前記第2スイッチ部がオフされることにより、前記第1蓄電部と第2蓄電部との間が通電遮断されている場合、前記スイッチ制御部により前記第1スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて行う当該第1スイッチ部の故障判定と、前記スイッチ制御部により前記第3スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて行う当該第3スイッチ部の故障判定のうち少なくともいずれか一方を行う、電源システム。
[構成2]
前記故障判定部は、
前記第1スイッチ部がオフされることにより前記第1蓄電部と前記高圧回路との間が通電遮断されている場合、又は前記第3スイッチ部がオフされることにより前記第2蓄電部と前記低圧回路との間が通電遮断されている場合、前記スイッチ制御部により前記第2スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて当該第2スイッチ部の故障判定を行う、構成1に記載の電源システム。
[構成3]
高圧回路(75)と、低圧回路(76)とに接続され、複数の蓄電部(31~32)を備える電源システム(30)において、
前記複数の蓄電部のうち第1蓄電部と、前記高圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第1スイッチ部と、
複数の蓄電部のうち前記第1蓄電部と第2蓄電部との間の通電及び通電遮断を切り替える第2スイッチ部と、
前記第2蓄電部と、前記低圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第3スイッチ部と、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部を制御するスイッチ制御部(100)と、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部の故障判定を行う故障判定部(100)と、を備え、
前記故障判定部は、
前記第1スイッチ部がオフされることにより前記第1蓄電部と前記高圧回路との間が通電遮断されている場合、又は前記第3スイッチ部がオフされることにより前記第2蓄電部と前記低圧回路との間が通電遮断されている場合、前記スイッチ制御部により第2スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて当該第2スイッチ部の故障判定を行う、電源システム。
[構成4]
前記高圧回路には、入力電圧を降圧して前記低圧回路に電力供給可能な電圧変換器(70)が含まれ、
前記第1スイッチ部がオンされて、前記第1蓄電部と前記高圧回路との間が通電されている場合、前記電圧変換器への入力電圧に降圧させて、前記電圧変換器から前記低圧回路側に供給させる電圧制御部(100)を備え、
前記故障判定部は、
前記第2スイッチ部がオフされることにより、前記第1蓄電部と第2蓄電部との間が通電遮断されている場合であって、かつ、前記第3スイッチ部がオンされることにより、前記第2蓄電部から前記低圧回路側に電力が供給されている場合、前記スイッチ制御部により前記第1スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて当該第1スイッチ部の故障判定を行う、
又は前記第2スイッチ部がオフされることにより、前記第1蓄電部と第2蓄電部との間が通電遮断されている場合であって、かつ、前記電圧変換器を介して前記低圧回路側に電力が供給されている場合、前記スイッチ制御部により第3スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて、当該第3スイッチ部の故障判定を行う、構成1~3のうちいずれかに記載の電源システム。
[構成5]
前記電源システムは、高圧系電源ライン(H1)及び高圧系グランドライン(L1)を介して、前記高圧回路と接続されるとともに、低圧系電源ライン(H2)及び低圧系グランドライン(L2)を介して、前記低圧回路と接続され、
前記第2スイッチ部には、
前記第2蓄電部と前記第1蓄電部との間に設けられた第2X電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第2Xスイッチと、
前記第2蓄電部の両端子のうち前記第2X電気経路とは反対側の端子と、前記高圧系電源ライン又は前記高圧系グランドラインとの間に設けられた第2Y電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第2Yスイッチと、が含まれ、
前記第3スイッチ部には、
前記第2蓄電部の正極端子と前記低圧系電源ラインとの間に設けられた第3X電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第3Xスイッチと、
前記第2蓄電部の負極端子と、前記低圧系グランドラインとの間に設けられた第3Y電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第3Yスイッチと、が含まれ、
前記第3X電気経路の少なくとも一部は、前記第2X電気経路及び前記第2Y電気経路の少なくとも一部と共通化され、又は前記第3Y電気経路の少なくとも一部は、前記第2X電気経路及び前記第2Y電気経路の少なくとも一部と共通化され、
その共通化された共通経路(L10)には、共用電流センサ(A13)が設けられ、
前記故障判定部は、前記第2スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせたときにおける前記共用電流センサの測定結果に基づいて、前記第2スイッチ部の故障判定を行うとともに、前記第3スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせたときにおける前記共用電流センサの測定結果に基づいて、前記第3スイッチ部の故障判定を行う、構成1~4のうちいずれかに記載の電源システム。
[構成6]
前記共用電流センサの測定範囲は、変更可能に構成されているとともに、前記共用電流センサの分解能は、前記測定範囲の変更に伴って変更されるように構成されており、
前記故障判定部は、前記第2スイッチ部と前記第3スイッチ部のうちいずれの故障判定を行うかに応じて、前記共用電流センサの測定範囲を変更する構成5に記載の電源システム。
[構成7]
前記電源システムは、高圧系電源ライン(H1)及び高圧系グランドライン(L1)を介して、前記高圧回路と接続されるとともに、低圧系電源ライン(H2)及び低圧系グランドライン(L2)を介して、前記低圧回路と接続され、
前記第3スイッチ部には、
前記第2蓄電部の正極端子と前記低圧系電源ラインとの間に設けられた第3X電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第3Xスイッチと、
前記第2蓄電部の負極端子と前記低圧系グランドラインとの間に設けられた第3Y電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第3Yスイッチと、が含まれ、
電圧を測定する第3電圧センサ(V13)を備え、
前記第3電圧センサの一端は、前記第2蓄電部の正極端子に接続され、他端は、前記第3Y電気経路において前記第3Yスイッチよりも前記低圧系グランドラインの側に接続され、若しくは、前記第3電圧センサの一端は、前記第2蓄電部の負極端子に接続され、他端は、前記第3X電気経路において前記第3Xスイッチよりも前記低圧系電源ラインの側に接続され、
前記故障判定部は、前記第3電圧センサの測定結果に基づいて、前記第3Xスイッチ及び前記第3Yスイッチの故障判定を行う構成1~6のうちいずれかに記載の電源システム。
[構成8]
前記高圧回路には、入力電圧を降圧して前記低圧回路に電力供給可能な電圧変換器(70)が含まれ、
前記第1スイッチ部がオンされて、前記第1蓄電部と前記高圧回路との間が通電されている場合、前記電圧変換器への入力電圧に降圧させて、前記電圧変換器から前記低圧回路側に供給させる電圧制御部を備え、
前記電圧制御部は、前記低圧回路側に供給される電力の電圧を、前記第2蓄電部の端子間電圧よりも高くなるように設定し、
前記第3電圧センサは、その一端が、前記第2蓄電部の正極端子に接続され、他端が、前記第3Y電気経路において前記第3Yスイッチよりも前記低圧系グランドラインの側に接続されるものであり、
前記故障判定部は、
前記第2スイッチ部がオフであって、前記電圧変換器を介して前記低圧回路側に電力が供給されている場合、前記第3Yスイッチをオンさせたまま前記第3Xスイッチをオフに切り替えたときの前記第3電圧センサの測定結果に基づいて、前記第3Xスイッチの故障判定を行い、その後、前記第3Xスイッチ及び前記第3Yスイッチをオフに切り替えたときの前記第3電圧センサの測定結果に基づいて、前記第3Yスイッチの故障判定を行う構成7に記載の電源システム。
[構成9]
前記第2蓄電部の端子間電圧を監視する第2電圧センサを備え、
前記故障判定部は、前記第2電圧センサの測定結果に基づいて前記第3スイッチ部の故障判定を行う構成1~8のうちいずれかに記載の電源システム。
[構成10]
前記電源システムは、高圧系電源ライン(H1)及び高圧系グランドライン(L1)を介して、前記高圧回路と接続されるとともに、低圧系電源ライン(H2)及び低圧系グランドライン(L2)を介して、前記低圧回路と接続され、
前記第2スイッチ部には、
前記第2蓄電部と前記第1蓄電部との間に設けられた第2X電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第2Xスイッチと、
前記第2蓄電部の両端子のうち前記第2X電気経路とは反対側の端子と、前記高圧系電源ライン又は前記高圧系グランドラインとの間に設けられた第2Y電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第2Yスイッチと、が含まれ、
電圧を測定する第4電圧センサ(V14)を備え、
前記第4電圧センサの一端は、前記第2蓄電部の前記第2X電気経路側の端子に接続され、他端は、第2Y電気経路において、前記第2Yスイッチの両端のうち、前記第2蓄電部の側とは反対側に接続され、
前記故障判定部は、前記第4電圧センサの測定結果を利用して、前記第2Xスイッチ及び前記第2Yスイッチの故障判定を行う構成1~9のうちいずれかに記載の電源システム。
[構成11]
前記電源システムは、前記高圧系電源ライン及び前記高圧系グランドラインを介してインバータ(20)に接続され、当該インバータには、モータ(10)が接続され、
前記故障判定部は、前記第2スイッチ部がオフされているとき、前記モータ及び前記インバータに入力される電圧を前記モータ及び前記インバータによって昇圧又は降圧させた後に、前記第2Xスイッチをオンに切り替えさせ、その切り替え時の前記第4電圧センサの検出値により、前記第2Xスイッチの故障判定を行い、その後、第2Xスイッチ及び第2Yスイッチをオンに切り替えさせ、その切り替え時の前記第4電圧センサの検出値により、第2Yスイッチの故障判定を行う構成10に記載の電源システム。
[構成12]
高圧回路(75)と、低圧回路(76)とに接続される電源システム(30)であって、
複数の蓄電部(31~32)と、
前記複数の蓄電部のうち第1蓄電部と、前記高圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第1スイッチ部と、
複数の蓄電部のうち前記第1蓄電部と第2蓄電部との間の通電及び通電遮断を切り替える第2スイッチ部と、
前記第2蓄電部と、前記低圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第3スイッチ部と、を備える前記電源システムの制御装置(100)が実施するプログラムにおいて、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部を制御するスイッチ制御処理と、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部の故障判定を行う故障判定処理と、を有し、
前記故障判定処理では、
前記第2スイッチ部がオフされることにより、前記第1蓄電部と第2蓄電部との間が通電遮断されている場合に、前記第1スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて行われる当該第1スイッチ部の故障判定と、前記第3スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて行われる当該第3スイッチ部の故障判定のうち少なくともいずれか一方を行う、プログラム。
[構成13]
高圧回路(75)と、低圧回路(76)とに接続される電源システム(30)であって、
複数の蓄電部(31~32)と、
前記複数の蓄電部のうち第1蓄電部と、前記高圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第1スイッチ部と、
複数の蓄電部のうち前記第1蓄電部と第2蓄電部との間の通電及び通電遮断を切り替える第2スイッチ部と、
前記第2蓄電部と、前記低圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第3スイッチ部と、を備える前記電源システムの制御装置(100)が実施するプログラムにおいて、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部を制御するスイッチ制御処理と、
前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部の故障判定を行う故障判定処理と、を有し、
前記故障判定処理では、
前記第1スイッチ部がオフされることにより前記第1蓄電部と前記高圧回路との間が通電遮断されている場合、又は前記第3スイッチ部がオフされることにより前記第2蓄電部と前記低圧回路との間が通電遮断されている場合、前記第2スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて当該第2スイッチ部の故障判定を行う、プログラム。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (13)

  1. 高圧回路(75)と、低圧回路(76)とに接続され、複数の蓄電部(31~32)を備える電源システム(30)において、
    前記複数の蓄電部のうち第1蓄電部と、前記高圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第1スイッチ部と、
    複数の蓄電部のうち前記第1蓄電部と第2蓄電部との間の通電及び通電遮断を切り替える第2スイッチ部と、
    前記第2蓄電部と、前記低圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第3スイッチ部と、
    前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部を制御するスイッチ制御部(100)と、
    前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部の故障判定を行う故障判定部(100)と、を備え、
    前記故障判定部は、
    前記第2スイッチ部がオフされることにより、前記第1蓄電部と第2蓄電部との間が通電遮断されている場合、前記スイッチ制御部により前記第1スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて行う当該第1スイッチ部の故障判定と、前記スイッチ制御部により前記第3スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて行う当該第3スイッチ部の故障判定のうち少なくともいずれか一方を行う、電源システム。
  2. 前記故障判定部は、
    前記第1スイッチ部がオフされることにより前記第1蓄電部と前記高圧回路との間が通電遮断されている場合、又は前記第3スイッチ部がオフされることにより前記第2蓄電部と前記低圧回路との間が通電遮断されている場合、前記スイッチ制御部により前記第2スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて当該第2スイッチ部の故障判定を行う、請求項1に記載の電源システム。
  3. 高圧回路(75)と、低圧回路(76)とに接続され、複数の蓄電部(31~32)を備える電源システム(30)において、
    前記複数の蓄電部のうち第1蓄電部と、前記高圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第1スイッチ部と、
    複数の蓄電部のうち前記第1蓄電部と第2蓄電部との間の通電及び通電遮断を切り替える第2スイッチ部と、
    前記第2蓄電部と、前記低圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第3スイッチ部と、
    前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部を制御するスイッチ制御部(100)と、
    前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部の故障判定を行う故障判定部(100)と、を備え、
    前記故障判定部は、
    前記第1スイッチ部がオフされることにより前記第1蓄電部と前記高圧回路との間が通電遮断されている場合、又は前記第3スイッチ部がオフされることにより前記第2蓄電部と前記低圧回路との間が通電遮断されている場合、前記スイッチ制御部により第2スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて当該第2スイッチ部の故障判定を行う、電源システム。
  4. 前記高圧回路には、入力電圧を降圧して前記低圧回路に電力供給可能な電圧変換器(70)が含まれ、
    前記第1スイッチ部がオンされて、前記第1蓄電部と前記高圧回路との間が通電されている場合、前記電圧変換器への入力電圧に降圧させて、前記電圧変換器から前記低圧回路側に供給させる電圧制御部(100)を備え、
    前記故障判定部は、
    前記第2スイッチ部がオフされることにより、前記第1蓄電部と第2蓄電部との間が通電遮断されている場合であって、かつ、前記第3スイッチ部がオンされることにより、前記第2蓄電部から前記低圧回路側に電力が供給されている場合、前記スイッチ制御部により前記第1スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて当該第1スイッチ部の故障判定を行う、
    又は前記第2スイッチ部がオフされることにより、前記第1蓄電部と第2蓄電部との間が通電遮断されている場合であって、かつ、前記電圧変換器を介して前記低圧回路側に電力が供給されている場合、前記スイッチ制御部により第3スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて、当該第3スイッチ部の故障判定を行う、請求項1~3のうちいずれか1項に記載の電源システム。
  5. 前記電源システムは、高圧系電源ライン(H1)及び高圧系グランドライン(L1)を介して、前記高圧回路と接続されるとともに、低圧系電源ライン(H2)及び低圧系グランドライン(L2)を介して、前記低圧回路と接続され、
    前記第2スイッチ部には、
    前記第2蓄電部と前記第1蓄電部との間に設けられた第2X電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第2Xスイッチと、
    前記第2蓄電部の両端子のうち前記第2X電気経路とは反対側の端子と、前記高圧系電源ライン又は前記高圧系グランドラインとの間に設けられた第2Y電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第2Yスイッチと、が含まれ、
    前記第3スイッチ部には、
    前記第2蓄電部の正極端子と前記低圧系電源ラインとの間に設けられた第3X電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第3Xスイッチと、
    前記第2蓄電部の負極端子と、前記低圧系グランドラインとの間に設けられた第3Y電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第3Yスイッチと、が含まれ、
    前記第3X電気経路の少なくとも一部は、前記第2X電気経路及び前記第2Y電気経路の少なくとも一部と共通化され、又は前記第3Y電気経路の少なくとも一部は、前記第2X電気経路及び前記第2Y電気経路の少なくとも一部と共通化され、
    その共通化された共通経路(L10)には、共用電流センサ(A13)が設けられ、
    前記故障判定部は、前記第2スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせたときにおける前記共用電流センサの測定結果に基づいて、前記第2スイッチ部の故障判定を行うとともに、前記第3スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせたときにおける前記共用電流センサの測定結果に基づいて、前記第3スイッチ部の故障判定を行う、請求項1~3のうちいずれか1項に記載の電源システム。
  6. 前記共用電流センサの測定範囲は、変更可能に構成されているとともに、前記共用電流センサの分解能は、前記測定範囲の変更に伴って変更されるように構成されており、
    前記故障判定部は、前記第2スイッチ部と前記第3スイッチ部のうちいずれの故障判定を行うかに応じて、前記共用電流センサの測定範囲を変更する請求項5に記載の電源システム。
  7. 前記電源システムは、高圧系電源ライン(H1)及び高圧系グランドライン(L1)を介して、前記高圧回路と接続されるとともに、低圧系電源ライン(H2)及び低圧系グランドライン(L2)を介して、前記低圧回路と接続され、
    前記第3スイッチ部には、
    前記第2蓄電部の正極端子と前記低圧系電源ラインとの間に設けられた第3X電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第3Xスイッチと、
    前記第2蓄電部の負極端子と前記低圧系グランドラインとの間に設けられた第3Y電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第3Yスイッチと、が含まれ、
    電圧を測定する第3電圧センサ(V13)を備え、
    前記第3電圧センサの一端は、前記第2蓄電部の正極端子に接続され、他端は、前記第3Y電気経路において前記第3Yスイッチよりも前記低圧系グランドラインの側に接続され、若しくは、前記第3電圧センサの一端は、前記第2蓄電部の負極端子に接続され、他端は、前記第3X電気経路において前記第3Xスイッチよりも前記低圧系電源ラインの側に接続され、
    前記故障判定部は、前記第3電圧センサの測定結果に基づいて、前記第3Xスイッチ及び前記第3Yスイッチの故障判定を行う請求項1~3のうちいずれか1項に記載の電源システム。
  8. 前記高圧回路には、入力電圧を降圧して前記低圧回路に電力供給可能な電圧変換器(70)が含まれ、
    前記第1スイッチ部がオンされて、前記第1蓄電部と前記高圧回路との間が通電されている場合、前記電圧変換器への入力電圧に降圧させて、前記電圧変換器から前記低圧回路側に供給させる電圧制御部を備え、
    前記電圧制御部は、前記低圧回路側に供給される電力の電圧を、前記第2蓄電部の端子間電圧よりも高くなるように設定し、
    前記第3電圧センサは、その一端が、前記第2蓄電部の正極端子に接続され、他端が、前記第3Y電気経路において前記第3Yスイッチよりも前記低圧系グランドラインの側に接続されるものであり、
    前記故障判定部は、
    前記第2スイッチ部がオフであって、前記電圧変換器を介して前記低圧回路側に電力が供給されている場合、前記第3Yスイッチをオンさせたまま前記第3Xスイッチをオフに切り替えたときの前記第3電圧センサの測定結果に基づいて、前記第3Xスイッチの故障判定を行い、その後、前記第3Xスイッチ及び前記第3Yスイッチをオフに切り替えたときの前記第3電圧センサの測定結果に基づいて、前記第3Yスイッチの故障判定を行う請求項7に記載の電源システム。
  9. 前記第2蓄電部の端子間電圧を監視する第2電圧センサを備え、
    前記故障判定部は、前記第2電圧センサの測定結果に基づいて前記第3スイッチ部の故障判定を行う請求項1~3のうちいずれか1項に記載の電源システム。
  10. 前記電源システムは、高圧系電源ライン(H1)及び高圧系グランドライン(L1)を介して、前記高圧回路と接続されるとともに、低圧系電源ライン(H2)及び低圧系グランドライン(L2)を介して、前記低圧回路と接続され、
    前記第2スイッチ部には、
    前記第2蓄電部と前記第1蓄電部との間に設けられた第2X電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第2Xスイッチと、
    前記第2蓄電部の両端子のうち前記第2X電気経路とは反対側の端子と、前記高圧系電源ライン又は前記高圧系グランドラインとの間に設けられた第2Y電気経路の通電及び通電遮断を切り替える第2Yスイッチと、が含まれ、
    電圧を測定する第4電圧センサ(V14)を備え、
    前記第4電圧センサの一端は、前記第2蓄電部の前記第2X電気経路側の端子に接続され、他端は、第2Y電気経路において、前記第2Yスイッチの両端のうち、前記第2蓄電部の側とは反対側に接続され、
    前記故障判定部は、前記第4電圧センサの測定結果を利用して、前記第2Xスイッチ及び前記第2Yスイッチの故障判定を行う請求項1~3のうちいずれか1項に記載の電源システム。
  11. 前記電源システムは、前記高圧系電源ライン及び前記高圧系グランドラインを介してインバータ(20)に接続され、当該インバータには、モータ(10)が接続され、
    前記故障判定部は、前記第2スイッチ部がオフされているとき、前記モータ及び前記インバータに入力される電圧を前記モータ及び前記インバータによって昇圧又は降圧させた後に、前記第2Xスイッチをオンに切り替えさせ、その切り替え時の前記第4電圧センサの検出値により、前記第2Xスイッチの故障判定を行い、その後、第2Xスイッチ及び第2Yスイッチをオンに切り替えさせ、その切り替え時の前記第4電圧センサの検出値により、第2Yスイッチの故障判定を行う請求項10に記載の電源システム。
  12. 高圧回路(75)と、低圧回路(76)とに接続される電源システム(30)であって、
    複数の蓄電部(31~32)と、
    前記複数の蓄電部のうち第1蓄電部と、前記高圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第1スイッチ部と、
    複数の蓄電部のうち前記第1蓄電部と第2蓄電部との間の通電及び通電遮断を切り替える第2スイッチ部と、
    前記第2蓄電部と、前記低圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第3スイッチ部と、を備える前記電源システムの制御装置(100)が実施するプログラムにおいて、
    前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部を制御するスイッチ制御処理と、
    前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部の故障判定を行う故障判定処理と、を有し、
    前記故障判定処理では、
    前記第2スイッチ部がオフされることにより、前記第1蓄電部と第2蓄電部との間が通電遮断されている場合に、前記第1スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて行われる当該第1スイッチ部の故障判定と、前記第3スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて行われる当該第3スイッチ部の故障判定のうち少なくともいずれか一方を行う、プログラム。
  13. 高圧回路(75)と、低圧回路(76)とに接続される電源システム(30)であって、
    複数の蓄電部(31~32)と、
    前記複数の蓄電部のうち第1蓄電部と、前記高圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第1スイッチ部と、
    複数の蓄電部のうち前記第1蓄電部と第2蓄電部との間の通電及び通電遮断を切り替える第2スイッチ部と、
    前記第2蓄電部と、前記低圧回路との間の通電及び通電遮断を切り替える第3スイッチ部と、を備える前記電源システムの制御装置(100)が実施するプログラムにおいて、
    前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部を制御するスイッチ制御処理と、
    前記第1スイッチ部、前記第2スイッチ部、及び前記第3スイッチ部の故障判定を行う故障判定処理と、を有し、
    前記故障判定処理では、
    前記第1スイッチ部がオフされることにより前記第1蓄電部と前記高圧回路との間が通電遮断されている場合、又は前記第3スイッチ部がオフされることにより前記第2蓄電部と前記低圧回路との間が通電遮断されている場合、前記第2スイッチ部のオンオフ状態を切り替えさせて当該第2スイッチ部の故障判定を行う、プログラム。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001136735A (ja) 1999-11-02 2001-05-18 Toyota Autom Loom Works Ltd 電力変換供給方法及び電力変換供給装置並びに車両
JP2002345161A (ja) 2001-05-11 2002-11-29 Denso Corp 複数電圧出力型車両用電源装置およびその制御方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003327058A (ja) * 2002-05-16 2003-11-19 Hitachi Ltd 自動車の電源装置
JP2004014242A (ja) * 2002-06-05 2004-01-15 Toyota Motor Corp 電源制御システム
JP2013206643A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Hitachi Ltd 電池システムのリレー溶着検知装置、及びこれを用いた電池システム
JP5673658B2 (ja) * 2012-12-03 2015-02-18 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP6930505B2 (ja) * 2017-09-22 2021-09-01 株式会社デンソー 電源システム
JP2020099129A (ja) 2018-12-18 2020-06-25 トヨタ自動車株式会社 車両用の電源システム
JP2022044854A (ja) * 2020-09-08 2022-03-18 矢崎総業株式会社 多出力電源装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001136735A (ja) 1999-11-02 2001-05-18 Toyota Autom Loom Works Ltd 電力変換供給方法及び電力変換供給装置並びに車両
JP2002345161A (ja) 2001-05-11 2002-11-29 Denso Corp 複数電圧出力型車両用電源装置およびその制御方法

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