電気自動車
【課題】走行用のモータを備える電気自動車に関し、バッテリの入出力電流を計測する電流センサ自体の不具合を検知する一つの技術を提供する。
【解決手段】電気自動車１００は、走行用モータ１２へ供給する電力を蓄えるバッテリ５と、バッテリ５の入出力電流を計測する電流センサ６と、電流センサ６の状態をチェックするコントローラ４を備える。コントローラ４は、運転席に備えられている車両のメインスイッチ３がＯＮの位置にある期間であって発電用モータ１２が停止している期間に電流センサ６の計測値ＩＢをモニタし、その計測値ＩＢがバッテリ５へ向かって流れる電流を示しているときはセンサに不具合が発生していると判定し、その旨を示すデータを表示装置とメモリ２の少なくとも一方へ出力する。なお、「発電用モータ」は「走行用モータ」を兼ねていてよいし、発電専用のモータであってもよい。
【解決手段】電気自動車１００は、走行用モータ１２へ供給する電力を蓄えるバッテリ５と、バッテリ５の入出力電流を計測する電流センサ６と、電流センサ６の状態をチェックするコントローラ４を備える。コントローラ４は、運転席に備えられている車両のメインスイッチ３がＯＮの位置にある期間であって発電用モータ１２が停止している期間に電流センサ６の計測値ＩＢをモニタし、その計測値ＩＢがバッテリ５へ向かって流れる電流を示しているときはセンサに不具合が発生していると判定し、その旨を示すデータを表示装置とメモリ２の少なくとも一方へ出力する。なお、「発電用モータ」は「走行用モータ」を兼ねていてよいし、発電専用のモータであってもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行用のモータを備える電気自動車に関する。本明細書における「電気自動車」には、走行用モータとエンジンを共に備えるハイブリッド車も含む。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行用のモータとエンジンを共に備えるハイブリッド車の普及が拡大している。近い将来、エンジンを備えずモータだけで走行する電気自動車（いわゆるピュア電気自動車）の普及も拡大すると予想されている。走行用モータに電力を供給するためのバッテリは高出力大容量である。即ち、ハイブリッド車を含む電気自動車は大電流を扱う。そのため、電気自動車に関して、電気系の不具合を検知する様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１には、走行用のモータに電力を供給するためのバッテリの充放電の異常を検知する技術が提案されている。特許文献１の技術では、バッテリの充放電電流を計測する２種類の電流センサを備え、その２種類の電流センサのそれぞれでバッテリ充放電電流の積算値を求め、２つの積算値のうち、いずれかの値が設定値よりも大きい場合にバッテリに異常が生じていると判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６９７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２個のセンサで同一の対象（上記の場合はバッテリ充放電電流）を計測してセンサの信頼性を高める手法は良く採用される手法である。センサの信頼性を高める手法の別のアプローチとして、センサ自体の異常を検知する手法も採用されることがある。例えば、電気自動車で採用される電流センサ自体の不具合検知の一つに、オフセット異常の検知がある。これは、バッテリを車両の電気系統から切り離し、回路に電流が流れていない状況において電流センサの計測値をモニタするものである。電流センサがゼロ以外の値を示した場合、その値をオフセットとして特定する。なお、バッテリを車両の電気系統に接続したり切り離したりするリレー（スイッチ）はシステムメインリレーと呼ばれる。
【０００５】
システムの不具合を検知するためには、センサ自体の健全性（正常に機能していること）をチェックする必要がある。大電流を扱う電気自動車では、電流センサは重要なセンサの一つであり、電流センサの信頼性を高めること、あるいは、電流センサの健全性をチェックすることは重要である。上記特許文献１の技術はその一つではあるが、電流センサに供給される電力の不足等には対応できない。供給電力が不足すると、２個の電流センサの双方が正しい計測値を示さないからである。また、システムメインリレーを開放して電流センサのオフセットを特定する技術では、回路が閉じているときに電流センサが健全であるか否かは検証できない。即ち、電流センサに電流が流れ得る状況で電流センサが正常か否かを検証することができない。あるいは、センサの短絡による故障を検知することは、センサデータがゼロあるいは最大値を出力するので容易である。逆に、短絡でない不具合の場合は従来の手法では検知できない。
【０００６】
本明細書は、電気自動車の電流センサの健全性をチェックする新たな技術を提案する。バッテリの入出力電流を計測する電流センサは、バッテリパック内、あるいは、バッテリパックとシステムメインリレーの間に組み込まれており、バッテリの充放電電流をモニタする重要な電流センサである。本明細書は、そのような、バッテリの入出力電流を計測する重要な電流センサについて、２個のセンサデータを使う手法やオフセットを検知する手法では検知できない電流センサ自体の不具合を検知する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する技術は、バッテリがインバータ等の電気回路に接続されており電流が流れ得る状態ではあるが本来は電流が流れるはずがないという状況を特定しその状況下で電流センサの計測値をモニタする。本来は示すはずのない値を電流センサが示していれば、電流センサに不具合が生じていることが判明する。この手法は、電気系統が閉じている状況において（別言すれば電流センサに電流が流れ得る状況において）、電流センサの測定値が異常な値を示しているか否かを判定するものであり、電流センサ及び電流センサの動作に寄与する回路系の異常を検知することができる。
【０００８】
本明細書が開示する技術を具現化した電気自動車の一態様は、次の構成を備える。その電気自動車は、走行用モータへ供給する電力を蓄えるバッテリと、バッテリの入出力電流を計測する電流センサと、電流センサの状態をチェックするコントローラを備える。コントローラは、運転席に備えられている車両のメインスイッチがＯＮの位置にある期間であって発電用モータが停止している期間に電流センサの計測値をモニタする。コントローラは、その計測値がバッテリへ向かって流れる電流を示しているときはセンサに不具合が発生していると判定し、その旨を示すデータ（エラーメッセージ）を表示装置とメモリの少なくとも一方へ出力する。なお、「発電用モータ」は、「走行用モータ」が兼ねていてもよいし、発電専用のモータであってもよい。また、上記の電気自動車は、エンジンを備えないピュア電気自動車であってもよく、あるいは、走行用モータとエンジンを共に備えるハイブリッド車であってもよい。
【０００９】
上記の電気自動車では、バッテリがインバータ等に接続しているが正常であれば電流センサがバッテリ向かって流れる電流を計測し得ない状況を次のごとく特定する。第一に、運転席に備えられている車両のメインスイッチがＯＮの位置にあることである。「運転席に備えられている車両のメインスイッチ」とは、一般にイグニッションスイッチ、パワースイッチ、あるいは、単にメインスイッチと呼ばれるスイッチであり、車両を走行可能な状態にするスイッチである。以下、簡単のため、本明細書ではそのようなスイッチを単純にメインスイッチと称する。メインスイッチがＯＮの位置にあると、バッテリを車両の電気系統（典型的にはインバータ）に繋ぐシステムメインリレーが閉じ、電気系統が閉回路となる。即ち、バッテリの入出力電流を計測する電流センサに電流が流れ得る状態となる。第二に、発電用モータが停止していることである。発電用モータが回転している間はバッテリへ電流が流れ得る。発電用モータが停止している間は発電し得ないので、バッテリへ向かって電流が流れることはない。ただし、車両のなんらかのデバイスは電力を消費しているので、バッテリから出て行く方向の電流は流れ得る。従って、上記の２つの条件（メインスイッチがＯＮの位置にあることと、発電用モータが停止していること）の下で、電流センサの計測値がバッテリへ向かって流れる電流を示している場合は、その電流センサ、あるいはその電流センサに関係する回路系に不具合が発生していると判定できる。電気自動車のコントローラは、不具合が発生したことを表示装置あるいはメモリへ出力する。なお、ここでいう「表示装置あるいはメモリ」とは、車載の表示装置等であってもよいし、車両外の表示装置等、例えば、無線にて車両の状態をモニタするリモートサービスのサービスセンタに備えられたコンピュータであってもよい。特に、車載のメモリあるいはサービスセンタのコンピュータに記録されるデータは、車両メンテナンス時にサービススタッフがチェックする診断データ（ダイアグノシスデータ）となる。
【００１０】
本明細書が開示する技術の詳細およびさらなる改良は発明を実施するための形態の欄において詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例の電気自動車の電気系統のブロック図である。
【図２】コントローラが実行する電流センサチェック処理のフローチャートである。
【図３】コントローラの処理の様子を説明するための、センサデータ等のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に、実施例の自動車の電気系統のブロック図を示す。本実施例の自動車は、走行用のモータとエンジンを備えるハイブリッド車１００である。なお、図１は、ハイブリッド車１００が本来備える全てのユニットを図示しているのではないことに留意されたい。図１は、実施例の技術の説明に関係するユニットを図示している。
【００１３】
ハイブリッド車１００が搭載しているバッテリ５は、例えば、最大出力電圧３００［Ｖ］、最大出力電流２００［Ａ］、即ち、最大出力電力６０［ｋＷ］の高出力高容量のバッテリである。バッテリ５は、例えばリチウムイオンタイプのバッテリである。バッテリ５に要求される最大出力電力は、搭載モータ１２の最大出力によって決まる。本実施例の場合、モータ１２の最大出力が６０［ｋＷ］であり、これに対応して、最大出力電力が６０［ｋＷ］のバッテリ５が採用されている。なお、ハイブリッド車１００は、高出力高容量のバッテリ５のほか、通常のエンジン車が有するバッテリに相当する１２［Ｖ］のバッテリ２４も備える。両者を区別するため、以下、走行用モータ１２を駆動する電力を蓄える高出力高容量のバッテリをメインバッテリ５と称し、相対的に低出力である１２［Ｖ］出力のバッテリをサブバッテリ２４と称する。
【００１４】
メインバッテリ５は、システムメインリレー７を介して第１コンバータ８に接続している。システムメインリレー７は、バッテリ５と車両の電気系統とを接続したり切断したりするリレーであり、コントローラ４によって制御される。第１コンバータ８は、ＤＣＤＣコンバータであり、バッテリ５の直流出力電圧（３００［Ｖ］）を、モータ駆動に適した電圧（例えば６００［Ｖ］）に昇圧するデバイスである。第１コンバータ８によって昇圧された直流電力はインバータ９に入力される。インバータ９は、直流電力を、モータ１２を駆動するための交流電力に変換し、モータ１２へ出力する。第１コンバータ８もインバータ９も電力変換にスイッチング回路を備えている。スイッチング回路は、ＩＧＢＴなどのいわゆるパワートランジスタとダイオード（還流ダイオード）の組み合わせである。コントローラ４が第１コンバータ８とインバータ９の各スイッチング回路へ指令を送る。指令は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号であり、そのデューティ比により、出力電圧（コンバータの場合）や、出力電流の周波数（インバータの場合）が制御される。コンバータとインバータの内部構造は良く知られているので詳しい説明は省略する。なお、インバータ９は、車両の減速エネルギによってモータ１２が発電する電力（回生電力であり交流電力）を直流に変換する機能も備える。また、第１コンバータ８は、直流に変換された回生電力の電圧をメインバッテリ５に適した電圧に降圧する機能も備える。回生時は、モータ１２が発電機として機能し、モータ１２が生成する交流電力をインバータ９が直流に変換し、さらにコンバータ８が、その直流電圧を、メインバッテリ５の充電に適した電圧に変換する。
【００１５】
メインバッテリ５は、また、システムメインリレー７を介して第２コンバータ２２にも接続している。第２コンバータ２２は、メインバッテリ５の出力電圧（例えば３００［Ｖ］）を、他の電子デバイスを駆動するのに適した電圧（例えば１２［Ｖ］）に降圧する降圧ＤＣＤＣコンバータである。第２コンバータ２２は、１２［Ｖ］の低圧で駆動されるデバイスへ電力を供給する。１２［Ｖ］駆動のデバイスには、例えば、ルームライト、カーオーディオ、カーナビゲーションなどがある。また、車載の様々なコントローラの回路も、「１２［Ｖ］駆動のデバイス」に含まれる。第１コンバータ８、第２コンバータ２２、及び、インバータ９への指令であるＰＷＭ信号を生成するコントローラ４も、１２［Ｖ］駆動のデバイスの一つである。以下では、１２［Ｖ］駆動のデバイス群をまとめて「補機」と総称する。
【００１６】
第２コンバータ２２の出力先には、１２［Ｖ］のサブバッテリ２４もある。即ち、高出力高容量のメインバッテリ５の電力を使って、サブバッテリ２４の充電と、１２［Ｖ］駆動の他のデバイスへの電力供給が行われる。１２［Ｖ］出力のサブバッテリ２４は、メインバッテリ５からの電力供給を受けられないときに１２［Ｖ］駆動の他のデバイスへ電力を供給する目的で備えられている。即ち、サブバッテリ２４は、システムメインリレー７が開放されている間、１２［Ｖ］駆動の他のデバイスへ電力を供給する。
【００１７】
ハイブリッド車１００の駆動機構系を説明する。ハイブリッド車１００は、モータ１２とエンジン１９を適宜に使い分ける。モータ１２の出力軸とエンジン１９の出力軸は、動力分配機構１４で合成され、そのトルクは車軸１５へ伝達される。車軸１５はデファレンシャル１６を介して駆動輪１７と連動する。大きな駆動力が必要とされる場合にはエンジン１９とともにモータ１２を駆動する。それらの出力トルクは動力分配機構１４にて合成され、車軸１５を介して駆動輪１７に伝達される。さほど大きなトルクが必要とされない場合、例えば一定速度で走行する場合には、エンジン１９を停止し、モータ１２のみで駆動輪１７を駆動する。他方、メインバッテリ５の残容量が少なくなると、エンジン１９を始動し、動力分配機構１４によってエンジン１９のトルクを車軸１５とモータ１２へ振り分ける。エンジン１９の出力トルクによって駆動輪１７を駆動しながら、モータ１２を駆動し発電する。また、運転者がブレーキペダルを踏んだ場合、車軸１５をモータ１２と直結状態とし、車両の運動エネルギによってモータ１２をその出力軸側から逆駆動し、発電する。即ち、ハイブリッド車１００は、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換し、その電力によってメインバッテリ５を充電する。なお、動力分配機構１４はプラネタリギアであり、そのサンギアがモータ１２に連結しており、そのプラネタリキャリアがエンジン１９に連結しており、そのリングギアが車軸１５に連結している。モータ１２とエンジン１９は、コントローラ４によって制御される。なお、ハイブリッド車１００は、実際には、機能ごとに備えられた多数のコントローラを備えており、それら多数のコントローラが協働することによって、一つの車両システムとして機能する。しかし本明細書では説明を簡略化するため、物理的に複数のコントローラに分かれていても、それらを「コントローラ４」で総称する。
【００１８】
モータ１２にはその回転数Ｍｒｅｖを計測する回転数センサ１３が備えられており、エンジン１９にはその回転数Ｅｒｅｖを計測する回転数センサ１８が備えられている。回転数センサの出力はコントローラ４に送られる。
【００１９】
次に、運転席に備えられた車両のメインスイッチ３について説明する。メインスイッチ３は、車両の基本的な状態を選択するスイッチであり、従来のガソリン車のイグニッションキースイッチに相当する。従来のガソリン車であれば、イグニッションキーを回すとエンジンを始動することができたが、ハイブリッド車の場合、エンジンを停止したままモータで走行することもできるので、メインスイッチ３を入れても直ちにエンジンが始動するとは限らない。メインスイッチ３は、車両を以下の４つの状態のいずれかに切り換える。
（１）ＯＦＦ状態：セキュリティや時計など一部の常時稼働ユニットを除き、車両のシステムの全てが停止した状態。
（２）ＡＣＣ状態：ラジオやカーナビなど、駆動系以外の電子機器に電力が供給された状態。モータを駆動するための大電力（メインバッテリ５の電力）は供給されない。すなわち、メインバッテリ５を駆動電気系に接続するシステムメインリレー７はまだ開放されたままである。
（３）ＩＧ−ＯＮ状態：駆動系（具体的には第１コンバータ８、第２コンバータ２２、及び、インバータ９の少なくとも１つ）にメインバッテリ５から電力が供給されている状態。即ち、この状態では、システムメインリレー７が閉じられる。但し、走行はまだできない。コントローラ４は、メインスイッチ３以外の駆動系の操作を受け付けない。例えば、ＩＧ−ＯＮの状態では、シフトレバーはＰ（パーキング）か、あるいはＮ（ニュートラル）の位置しか許可されない。即ち、運転者は、シフトレバーをＤ（ドライブ）の位置に移動させることはできない。従ってアクセルペダルを踏んでも走り出さない。「駆動系の操作」とは、典型的には、シフトレバーのＤポジション／Ｒ（後退）ポジションへの操作、あるいは、アクセルペダル操作である。
（４）ＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態：走行が可能な状態。シフトレバーをＤ（ドライブ）の位置に移動し、アクセルを踏めば車両は走り出す。
【００２０】
メインスイッチがＯＦＦの位置、あるいは、ＡＣＣの位置では、システムメインリレー７は開放されたままである。即ち、メインバッテリ５は駆動系（具体的には第１コンバータ８、第２コンバータ２２、及び、インバータ９の少なくとも１つ）から切り離されている。メインスイッチ３がＩＧ−ＯＮの位置、あるいは、ＲＥＡＤＹ―ＯＮの位置にあるときは、システムメインリレー７は閉じられる。即ち、メインバッテリ５と駆動系が接続される。以下では、システムメインリレー７が切り離されているＯＦＦの位置とＡＣＣの位置のいずれかにメインスイッチ３が位置しているときを単純に「メインスイッチがＯＦＦの位置にある」と称し、システムメインリレー７が閉じているＩＧ−ＯＮの位置とＲＥＡＤＹ−ＯＮの位置のいずれかにメインスイッチ３が位置しているときを単純に「メインスイッチがＯＮの位置にある」と称する。
【００２１】
上記したように、メインスイッチ３がＯＮの位置にある場合、システムメインリレー７が閉じ、メインバッテリ５と駆動系とが接続され、電流が流れ得る状態となる。
【００２２】
さらに前述したように、メインバッテリ５から１００［Ａ］を超える大電流が流れ得るので、コントローラ４が常にメインバッテリ５の入出力電流をモニタできるように、バッテリ５の近く（具体的にはシステムメインリレー７よりもバッテリ側）に電流センサ６が備えられている。大電流を計測するので電流センサ６は重要なセンサである。電流センサ６に不具合が生じると、ハイブリッド車１００の駆動系は正常に機能しない。そこで、電流センサ６の不具合検出（信頼性の評価）が重要となる。なお、本実施例では説明しないが、電流センサを２個設け、冗長系を構築することも電流センサの不具合検出（あるいは電流センサ出力の信頼性向上）の一案である。また、電流センサ６の端子がグランド線あるいは電力供給線と短絡するような不具合も比較的容易に検知できる。しかしながら、流れる電流に反応して電流センサ６の出力は変化するが、流れる電流の大きさに比例した正しい出力が出ているか否かの確認は難しい。本実施例のハイブリッド車１００は、メインバッテリ５と駆動系（インバータ９など）が接続され、電流センサ６に電流が流れ得る状態で電流センサ６が健全に動作しているか否かを確認する技術を備えている。以下、電流センサ６のチェック技術について説明する。
【００２３】
前述したように、車両のメインスイッチ３をＯＮの位置に切り換えると、システムメインリレー７が閉じ、メインバッテリ５が駆動系に接続され、電流センサ６に電流が流れ得る。例えば、前述したように、第２コンバータ２２の出力は補機に供給される。補機には、コントローラ４も含まれる。メインバッテリ５が切り離されている間、コントローラ４にはサブバッテリ２４から電力が供給される。メインスイッチ３をＯＮの位置に切り換えると、メインバッテリ５が第１コンバータ８、第２コンバータ２２と接続され、メインバッテリ５の電力は第２コンバータ２２を介してコントローラ４へと供給される。そのため、電流センサ６の計測値ＩＢは、メインバッテリ５から出ていく電流を示す。１２［Ｖ］電力を消費するデバイスはコントローラ４だけではないので、メインバッテリ５から出ていく電流の大きさは、一定ではなく、作動している電子デバイスの数と種類に依存して変化する。
【００２４】
また、モータ１２がその出力軸側から駆動され、電力（回生電力）を発生していると、その回生電力は、メインバッテリ５に流れ、メインバッテリ５が充電される。このとき、電流センサ６の計測値ＩＢは、メインバッテリ５に流れ込む電流を示す。コントローラ４は（ハイブリッド車１００は）、発電用モータ（モータ１２）が回転しておらず、本来はメインバッテリ５に向けて電流が流れないはずの状況において電流センサ６の計測値ＩＢをモニタし、その計測値ＩＢがメインバッテリ５に向けて電流が流れることを示している場合、電流センサ６に不具合が発生していると判定する。より詳しくは、コントローラ４は、電流センサ６の計測値が、予め定められた時間閾値よりも長い間、予め定められた電流閾値よりも大きな電流がメインバッテリ５へ流れていることを示している場合に、電流センサ６に不具合が発生していると判定する。ここでの時間閾値と電流閾値は、ノイズ等による誤判断を防止するための策である。上記のごとく判定した場合、コントローラ４は、その旨を示すデータ（エラーメッセージ）を車両のモニタ２５（インパネ）に表示するとともに、メモリ２へ書き込む。メモリ２は不揮発性であり、電源が断たれても書き込まれたデータは消えない。メモリ２は、車両の状態を記憶しておくメモリであり、ハイブリッド車１００のメンテナンスサービスにおいて読み取られ、車両の診断に利用される。そのようなデータは、通常、診断データ（ダイアグノシスデータ）と呼ばれる。
【００２５】
電流センサ６のチェック処理のフローチャートを図２に示す。図２の処理は、コントローラ４が行う。図２の処理は、メインスイッチ３がＯＮの位置にあるときに定期的に実行される。コントローラ４は、モータ１２が回転していればその後何もせずに図２の処理を終了し（Ｓ２：ＮＯ）、モータ１２が停止していれば、ステップＳ３以降の処理を実行する（Ｓ２：ＹＥＳ）。なお、モータ１２は、車輪を駆動する場合と車両の運動エネルギによって発電する場合があるので、走行用と発電用を兼ねている。従ってステップＳ２の処理は、発電用モータ１２が停止しているか否かを判定することに相当する。
【００２６】
モータ１２が停止している場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、コントローラ４は、電流センサ６の計測値ＩＢが予め定められた電流閾値ＩＢ＿ｔｈよりも小さいか否かをチェックする（Ｓ３）。ここでは、メインバッテリ５から流れ出る電流を正値で表し、メインバッテリ５へ流れ込む電流を負値で表す。従って、計測値ＩＢが電流閾値ＩＢ＿ｔｈ（＜０）よりも小さいとは、既定の電流閾値ＩＢ＿ｔｈよりも多い電流がメインバッテリ５に流れ込んでいることを示している。ステップＳ３の判断がＮＯの場合は何もせず処理を終了する。一方、計測値ＩＢ＜電流閾値ＩＢ＿ｔｈの場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、コントローラ４は、タイマをスタートさせる（Ｓ４）。このタイマは、計測値ＩＢが電流閾値ＩＢ＿ｔｈよりも小さい状態の継続時間ｄＴを計測するためのものである。その後、コントローラ４は、モータが回転し始めるか（Ｓ５：ＮＯ）、計測値ＩＢが電流閾値ＩＢ＿ｔｈを上回るか（Ｓ６：ＮＯ）、あるいは、継続時間ｄＴが予め定められた時間閾値ｄＴ＿ｔｈに達するまで（Ｓ７：ＹＥＳ）待つ。モータ１２が停止したままであり（Ｓ５：ＹＥＳ）、かつ、電流センサ６の計測値ＩＢが電流閾値ＩＢ＿ｔｈを下回ったままの状態が時間閾値ｄＴ＿ｔｈ以上継続した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、コントローラ４は、電流センサ６が不具合を起こしていると判断し、その旨を示すエラーメッセージを車両のモニタ２５に表示するとともに、その旨を示すエラーコードをメモリ２に記録する（Ｓ８）。他方、継続時間ｄＴが経過する前にモータが回転し始めるか（Ｓ５：ＮＯ）、計測値ＩＢがＩＢ＿ｔｈを上回った場合（Ｓ６：ＮＯ）、計測値ＩＢ＜電流閾値ＩＢ＿ｔｈであったことはノイズ等による一時的な事象であるとして、タイマを停止するとともにリセットし（Ｓ９）、処理を終了する。図２のチェック処理においては、ステップＳ８が実行されないかぎり、電流センサ６は健全に動作していると判定される。
【００２７】
上記の処理を事例で説明する。図３は、モータ１２の回転数Ｍｒｅｖ、エンジン回転数Ｅｒｅｖ、及び、電流センサ６の計測値ＩＢのタイムチャートを示す。なお、モータ１２の回転数Ｍｒｅｖはモータ１２に取り付けられた回転数センサ１３により計測され、エンジン１９の回転数はエンジン１９に取り付けられた回転数センサ１８により計測され、コントローラ４へと送られる。図３にはまた、メインスイッチ３の状態と、電流センサ６が不具合を生じているか否かのチェック結果を示すエラーフラグのタイムチャートも示してある。また、本実施例では電流センサ６のチェックにはエンジン回転数Ｅｒｅｖは利用しないが図３には参考までにＥｒｅｖを示してある。
【００２８】
まず、時刻Ｔ１にて運転席のメインスイッチ３がＯＦＦの位置からＯＮの位置に切り換えられる。時刻Ｔ１以後、システムメインリレー７が閉じられ、車両１００は走行可能となる。この操作は運転者によるものである。時刻Ｔ１以後は、メインスイッチ３はＯＮのままである。同時に時刻Ｔ１にてアクセルペダル（不図示）が踏みこまれ、車両が走行し始める。時刻Ｔ１からＴ２までの間は、エンジン１９とモータ１２が駆動し、車輪に高い駆動トルクが伝達される。時刻Ｔ１からＴ２までの間では、電流センサ６の計測値ＩＢは正値を示している。即ち、電流センサ６の計測値ＩＢは、メインバッテリ５から電流が出力されていることを示している。
【００２９】
時刻Ｔ２にてアクセルペダルが開放され、エンジン１９は停止する。モータ１２への電力の供給も停止するが、モータ１２は車軸に直結しているため、車速の低下に伴ってモータ１２の回転数Ｍｒｅｖは徐々に低下する。なお、アクセルペダルが開放されている時刻Ｔ２からＴ３の間、電流センサ６の計測値ＩＢはわずかな正値ＩＢ１を示している。これは、メインバッテリ５から電流が出力されていることを示している。前述したように、インバータ９がモータ１２へ電力を供給していなくとも、メインバッテリ５の電力は、第２コンバータ２２を介して補機に流れる。そのため、電流センサ６の計測値ＩＢは、わずかな正値ＩＢ１を示す。
【００３０】
時刻Ｔ３でブレーキペダルが踏まれる。そうすると、インバータ９が回生電力を回収するように作動する。モータ１２には逆起電力が発生し、誘導電流が流れる。インバータ９はその誘導電流（交流）を直流に変換する。インバータ９が電流を引き込むことで、誘導電流が流れ続ける。この誘導電流により磁界が発生し、その磁界による力は、モータ１２の回転を停止する方向に作用する。即ち、回生電力を回収する結果、モータ１２が制動力を発揮する。インバータ９によって得られた直流電力は、第１コンバータ８に入力される。第１コンバータ８はインバータ側から入力される電力を降圧してメインバッテリ５の側へ出力する。即ち、モータ１２が発生する回生電力によってメインバッテリ５が充電される。このとき、電流センサ６の計測値ＩＢは負値となる（図３において時刻Ｔ３からＴ４の間）。
【００３１】
時刻Ｔ４にてモータ１２の回転が止まる。即ち車両が停止する。時刻Ｔ４以降、補機が消費する分だけメインバッテリ５から電流が流れ出る。時刻Ｔ４からＴ５までの間、電流センサ６の計測値ＩＢが小さい正値ＩＢ１であることが、そのことを示している。
【００３２】
時刻Ｔ５以降、何らかの原因で、電流センサ６の計測値ＩＢがより小さい値（負値）ＩＢ２になったと仮定する。負値の計測値ＩＢ２は、メインバッテリ５へ電流が流れ込んでいることを意味するが、発電するモータ１２は停止したままであり、メインバッテリ５へ電流を供給するデバイスはあり得ない。従って、時刻Ｔ５以降の計測値ＩＢ２は正常な値でないことが判明する。コントローラ４は、電流センサ６の計測値ＩＢ２が「計測値ＩＢ２＜電流閾値ＩＢ＿ｔｈ」（即ち、所定の電流閾値よりも大きい電流がメインバッテリ５に流れ込んでいる状態）である時間が所定の時間閾値ｄＴ＿ｔｈだけ継続した場合（時刻Ｔ６）、電流センサ６に不具合が発生していると判断し、エラーフラグをＯＮにする。なお、「エラーフラグをＯＮにする」とは、図２のフローチャートのステップＳ８に相当する。
【００３３】
以上説明したように、実施例のハイブリッド車１００は、メインバッテリ５への入出力電流を計測する電流センサ６の不具合をチェックするロジックを備えている。そのロジックは、メインバッテリ５が駆動系と接続され（即ち、メインスイッチ３がＯＮの位置にあってシステムメインリレー７が閉じている状態であり）、かつ、本来はメインバッテリ５へ電流が流入し得ない状況（即ち、発電用モータ１２が停止している状態）において、電流センサ６の計測値ＩＢをモニタし、計測値ＩＢが負値である場合（即ち、計測値ＩＢがメインバッテリ５へ向けて電流が流れ込んでいることを示している場合）、電流センサ６は不具合を生じている判定し、その旨を示すメッセージ（エラーコード）をメモリ等に出力する。
【００３４】
実施例の技術に関する留意点を述べる。実施例の技術の特徴の一つは、メインバッテリ５をインバータ等の回路に接続した上で、本来はメインバッテリ５へ電流が流れ込むことがない状況を特定した点にある。車両には電流を消費するデバイスが数多く搭載されているので、メインバッテリ５からどの程度電流が流れ出るかを予め推定するのは困難である。そのため、メインバッテリ５から流出する電流の大きさに基づいて電流センサ６の健全性をチェックするのは困難である。逆にメインバッテリ５に電流を供給するデバイスは発電用モータに限られるため、発電用モータが停止している期間であれば、本来はメインバッテリ５に電流は流れ込まないはずであると特定できる。このように実施例のハイブリッド車１００は、メインバッテリ５とインバータ等の回路を接続した上で、特定の状況と、その特定の状況下では正常な電流センサであれば示し得ない値の範囲を特定することによって、電流センサの健全性のチェックを実現している。
【００３５】
なお、外部電源から充電可能な自動車の場合（例えばプラグインハイブリッド車）、外部電源から電力供給を受けると電流センサ６の計測値ＩＢは、メインバッテリ５へ電流が流れ込むことを示す。しかしながら、通常、外部から電力を供給するプラグが車両に接続されている間は、充電を可能にするためにシステムメインリレー７は閉じられるが、車両が動くことを防止するため、運転席のメインスイッチ３のＯＮの位置への切り換えが禁止される。あるいは、メインスイッチ３がＯＮの位置へ切り換えられると同時に充電が停止する。従って、実施例の技術は、外部電源から充電可能な車両に対しても適用可能である。
【００３６】
本実施例では、本発明を、一つの走行用のモータとエンジンを備えるハイブリッド車に適用した例を示した。走行用モータは発電用モータを兼ねていた。本明細書が開示する技術は、複数のモータを備えるハイブリッド車に適用することも可能である。その場合、ハイブリッド車は、走行専用のモータと発電専用のモータを備えていてもよいし、複数のモータが走行用と発電用を兼ねていてもよい。また、本明細書が開示する技術は、エンジンを備えない電気自動車（いわゆるピュア電気自動車）に適用することも可能である。
【００３７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３８】
２：メモリ
３：メインスイッチ
４：コントローラ
５：メインバッテリ
６：電流センサ
７：システムメインリレー
８：第１コンバータ
９：インバータ
１２：モータ（走行用モータ／発電用モータ）
１３、１８：回転数センサ
１４：動力分配機構
１５：車軸
１６：デファレンシャル
１７：駆動輪
１９：エンジン
２２：第２コンバータ
２４：サブバッテリ
１００：ハイブリッド車（電気自動車）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行用のモータを備える電気自動車に関する。本明細書における「電気自動車」には、走行用モータとエンジンを共に備えるハイブリッド車も含む。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行用のモータとエンジンを共に備えるハイブリッド車の普及が拡大している。近い将来、エンジンを備えずモータだけで走行する電気自動車（いわゆるピュア電気自動車）の普及も拡大すると予想されている。走行用モータに電力を供給するためのバッテリは高出力大容量である。即ち、ハイブリッド車を含む電気自動車は大電流を扱う。そのため、電気自動車に関して、電気系の不具合を検知する様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１には、走行用のモータに電力を供給するためのバッテリの充放電の異常を検知する技術が提案されている。特許文献１の技術では、バッテリの充放電電流を計測する２種類の電流センサを備え、その２種類の電流センサのそれぞれでバッテリ充放電電流の積算値を求め、２つの積算値のうち、いずれかの値が設定値よりも大きい場合にバッテリに異常が生じていると判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６９７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２個のセンサで同一の対象（上記の場合はバッテリ充放電電流）を計測してセンサの信頼性を高める手法は良く採用される手法である。センサの信頼性を高める手法の別のアプローチとして、センサ自体の異常を検知する手法も採用されることがある。例えば、電気自動車で採用される電流センサ自体の不具合検知の一つに、オフセット異常の検知がある。これは、バッテリを車両の電気系統から切り離し、回路に電流が流れていない状況において電流センサの計測値をモニタするものである。電流センサがゼロ以外の値を示した場合、その値をオフセットとして特定する。なお、バッテリを車両の電気系統に接続したり切り離したりするリレー（スイッチ）はシステムメインリレーと呼ばれる。
【０００５】
システムの不具合を検知するためには、センサ自体の健全性（正常に機能していること）をチェックする必要がある。大電流を扱う電気自動車では、電流センサは重要なセンサの一つであり、電流センサの信頼性を高めること、あるいは、電流センサの健全性をチェックすることは重要である。上記特許文献１の技術はその一つではあるが、電流センサに供給される電力の不足等には対応できない。供給電力が不足すると、２個の電流センサの双方が正しい計測値を示さないからである。また、システムメインリレーを開放して電流センサのオフセットを特定する技術では、回路が閉じているときに電流センサが健全であるか否かは検証できない。即ち、電流センサに電流が流れ得る状況で電流センサが正常か否かを検証することができない。あるいは、センサの短絡による故障を検知することは、センサデータがゼロあるいは最大値を出力するので容易である。逆に、短絡でない不具合の場合は従来の手法では検知できない。
【０００６】
本明細書は、電気自動車の電流センサの健全性をチェックする新たな技術を提案する。バッテリの入出力電流を計測する電流センサは、バッテリパック内、あるいは、バッテリパックとシステムメインリレーの間に組み込まれており、バッテリの充放電電流をモニタする重要な電流センサである。本明細書は、そのような、バッテリの入出力電流を計測する重要な電流センサについて、２個のセンサデータを使う手法やオフセットを検知する手法では検知できない電流センサ自体の不具合を検知する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する技術は、バッテリがインバータ等の電気回路に接続されており電流が流れ得る状態ではあるが本来は電流が流れるはずがないという状況を特定しその状況下で電流センサの計測値をモニタする。本来は示すはずのない値を電流センサが示していれば、電流センサに不具合が生じていることが判明する。この手法は、電気系統が閉じている状況において（別言すれば電流センサに電流が流れ得る状況において）、電流センサの測定値が異常な値を示しているか否かを判定するものであり、電流センサ及び電流センサの動作に寄与する回路系の異常を検知することができる。
【０００８】
本明細書が開示する技術を具現化した電気自動車の一態様は、次の構成を備える。その電気自動車は、走行用モータへ供給する電力を蓄えるバッテリと、バッテリの入出力電流を計測する電流センサと、電流センサの状態をチェックするコントローラを備える。コントローラは、運転席に備えられている車両のメインスイッチがＯＮの位置にある期間であって発電用モータが停止している期間に電流センサの計測値をモニタする。コントローラは、その計測値がバッテリへ向かって流れる電流を示しているときはセンサに不具合が発生していると判定し、その旨を示すデータ（エラーメッセージ）を表示装置とメモリの少なくとも一方へ出力する。なお、「発電用モータ」は、「走行用モータ」が兼ねていてもよいし、発電専用のモータであってもよい。また、上記の電気自動車は、エンジンを備えないピュア電気自動車であってもよく、あるいは、走行用モータとエンジンを共に備えるハイブリッド車であってもよい。
【０００９】
上記の電気自動車では、バッテリがインバータ等に接続しているが正常であれば電流センサがバッテリ向かって流れる電流を計測し得ない状況を次のごとく特定する。第一に、運転席に備えられている車両のメインスイッチがＯＮの位置にあることである。「運転席に備えられている車両のメインスイッチ」とは、一般にイグニッションスイッチ、パワースイッチ、あるいは、単にメインスイッチと呼ばれるスイッチであり、車両を走行可能な状態にするスイッチである。以下、簡単のため、本明細書ではそのようなスイッチを単純にメインスイッチと称する。メインスイッチがＯＮの位置にあると、バッテリを車両の電気系統（典型的にはインバータ）に繋ぐシステムメインリレーが閉じ、電気系統が閉回路となる。即ち、バッテリの入出力電流を計測する電流センサに電流が流れ得る状態となる。第二に、発電用モータが停止していることである。発電用モータが回転している間はバッテリへ電流が流れ得る。発電用モータが停止している間は発電し得ないので、バッテリへ向かって電流が流れることはない。ただし、車両のなんらかのデバイスは電力を消費しているので、バッテリから出て行く方向の電流は流れ得る。従って、上記の２つの条件（メインスイッチがＯＮの位置にあることと、発電用モータが停止していること）の下で、電流センサの計測値がバッテリへ向かって流れる電流を示している場合は、その電流センサ、あるいはその電流センサに関係する回路系に不具合が発生していると判定できる。電気自動車のコントローラは、不具合が発生したことを表示装置あるいはメモリへ出力する。なお、ここでいう「表示装置あるいはメモリ」とは、車載の表示装置等であってもよいし、車両外の表示装置等、例えば、無線にて車両の状態をモニタするリモートサービスのサービスセンタに備えられたコンピュータであってもよい。特に、車載のメモリあるいはサービスセンタのコンピュータに記録されるデータは、車両メンテナンス時にサービススタッフがチェックする診断データ（ダイアグノシスデータ）となる。
【００１０】
本明細書が開示する技術の詳細およびさらなる改良は発明を実施するための形態の欄において詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例の電気自動車の電気系統のブロック図である。
【図２】コントローラが実行する電流センサチェック処理のフローチャートである。
【図３】コントローラの処理の様子を説明するための、センサデータ等のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に、実施例の自動車の電気系統のブロック図を示す。本実施例の自動車は、走行用のモータとエンジンを備えるハイブリッド車１００である。なお、図１は、ハイブリッド車１００が本来備える全てのユニットを図示しているのではないことに留意されたい。図１は、実施例の技術の説明に関係するユニットを図示している。
【００１３】
ハイブリッド車１００が搭載しているバッテリ５は、例えば、最大出力電圧３００［Ｖ］、最大出力電流２００［Ａ］、即ち、最大出力電力６０［ｋＷ］の高出力高容量のバッテリである。バッテリ５は、例えばリチウムイオンタイプのバッテリである。バッテリ５に要求される最大出力電力は、搭載モータ１２の最大出力によって決まる。本実施例の場合、モータ１２の最大出力が６０［ｋＷ］であり、これに対応して、最大出力電力が６０［ｋＷ］のバッテリ５が採用されている。なお、ハイブリッド車１００は、高出力高容量のバッテリ５のほか、通常のエンジン車が有するバッテリに相当する１２［Ｖ］のバッテリ２４も備える。両者を区別するため、以下、走行用モータ１２を駆動する電力を蓄える高出力高容量のバッテリをメインバッテリ５と称し、相対的に低出力である１２［Ｖ］出力のバッテリをサブバッテリ２４と称する。
【００１４】
メインバッテリ５は、システムメインリレー７を介して第１コンバータ８に接続している。システムメインリレー７は、バッテリ５と車両の電気系統とを接続したり切断したりするリレーであり、コントローラ４によって制御される。第１コンバータ８は、ＤＣＤＣコンバータであり、バッテリ５の直流出力電圧（３００［Ｖ］）を、モータ駆動に適した電圧（例えば６００［Ｖ］）に昇圧するデバイスである。第１コンバータ８によって昇圧された直流電力はインバータ９に入力される。インバータ９は、直流電力を、モータ１２を駆動するための交流電力に変換し、モータ１２へ出力する。第１コンバータ８もインバータ９も電力変換にスイッチング回路を備えている。スイッチング回路は、ＩＧＢＴなどのいわゆるパワートランジスタとダイオード（還流ダイオード）の組み合わせである。コントローラ４が第１コンバータ８とインバータ９の各スイッチング回路へ指令を送る。指令は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号であり、そのデューティ比により、出力電圧（コンバータの場合）や、出力電流の周波数（インバータの場合）が制御される。コンバータとインバータの内部構造は良く知られているので詳しい説明は省略する。なお、インバータ９は、車両の減速エネルギによってモータ１２が発電する電力（回生電力であり交流電力）を直流に変換する機能も備える。また、第１コンバータ８は、直流に変換された回生電力の電圧をメインバッテリ５に適した電圧に降圧する機能も備える。回生時は、モータ１２が発電機として機能し、モータ１２が生成する交流電力をインバータ９が直流に変換し、さらにコンバータ８が、その直流電圧を、メインバッテリ５の充電に適した電圧に変換する。
【００１５】
メインバッテリ５は、また、システムメインリレー７を介して第２コンバータ２２にも接続している。第２コンバータ２２は、メインバッテリ５の出力電圧（例えば３００［Ｖ］）を、他の電子デバイスを駆動するのに適した電圧（例えば１２［Ｖ］）に降圧する降圧ＤＣＤＣコンバータである。第２コンバータ２２は、１２［Ｖ］の低圧で駆動されるデバイスへ電力を供給する。１２［Ｖ］駆動のデバイスには、例えば、ルームライト、カーオーディオ、カーナビゲーションなどがある。また、車載の様々なコントローラの回路も、「１２［Ｖ］駆動のデバイス」に含まれる。第１コンバータ８、第２コンバータ２２、及び、インバータ９への指令であるＰＷＭ信号を生成するコントローラ４も、１２［Ｖ］駆動のデバイスの一つである。以下では、１２［Ｖ］駆動のデバイス群をまとめて「補機」と総称する。
【００１６】
第２コンバータ２２の出力先には、１２［Ｖ］のサブバッテリ２４もある。即ち、高出力高容量のメインバッテリ５の電力を使って、サブバッテリ２４の充電と、１２［Ｖ］駆動の他のデバイスへの電力供給が行われる。１２［Ｖ］出力のサブバッテリ２４は、メインバッテリ５からの電力供給を受けられないときに１２［Ｖ］駆動の他のデバイスへ電力を供給する目的で備えられている。即ち、サブバッテリ２４は、システムメインリレー７が開放されている間、１２［Ｖ］駆動の他のデバイスへ電力を供給する。
【００１７】
ハイブリッド車１００の駆動機構系を説明する。ハイブリッド車１００は、モータ１２とエンジン１９を適宜に使い分ける。モータ１２の出力軸とエンジン１９の出力軸は、動力分配機構１４で合成され、そのトルクは車軸１５へ伝達される。車軸１５はデファレンシャル１６を介して駆動輪１７と連動する。大きな駆動力が必要とされる場合にはエンジン１９とともにモータ１２を駆動する。それらの出力トルクは動力分配機構１４にて合成され、車軸１５を介して駆動輪１７に伝達される。さほど大きなトルクが必要とされない場合、例えば一定速度で走行する場合には、エンジン１９を停止し、モータ１２のみで駆動輪１７を駆動する。他方、メインバッテリ５の残容量が少なくなると、エンジン１９を始動し、動力分配機構１４によってエンジン１９のトルクを車軸１５とモータ１２へ振り分ける。エンジン１９の出力トルクによって駆動輪１７を駆動しながら、モータ１２を駆動し発電する。また、運転者がブレーキペダルを踏んだ場合、車軸１５をモータ１２と直結状態とし、車両の運動エネルギによってモータ１２をその出力軸側から逆駆動し、発電する。即ち、ハイブリッド車１００は、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換し、その電力によってメインバッテリ５を充電する。なお、動力分配機構１４はプラネタリギアであり、そのサンギアがモータ１２に連結しており、そのプラネタリキャリアがエンジン１９に連結しており、そのリングギアが車軸１５に連結している。モータ１２とエンジン１９は、コントローラ４によって制御される。なお、ハイブリッド車１００は、実際には、機能ごとに備えられた多数のコントローラを備えており、それら多数のコントローラが協働することによって、一つの車両システムとして機能する。しかし本明細書では説明を簡略化するため、物理的に複数のコントローラに分かれていても、それらを「コントローラ４」で総称する。
【００１８】
モータ１２にはその回転数Ｍｒｅｖを計測する回転数センサ１３が備えられており、エンジン１９にはその回転数Ｅｒｅｖを計測する回転数センサ１８が備えられている。回転数センサの出力はコントローラ４に送られる。
【００１９】
次に、運転席に備えられた車両のメインスイッチ３について説明する。メインスイッチ３は、車両の基本的な状態を選択するスイッチであり、従来のガソリン車のイグニッションキースイッチに相当する。従来のガソリン車であれば、イグニッションキーを回すとエンジンを始動することができたが、ハイブリッド車の場合、エンジンを停止したままモータで走行することもできるので、メインスイッチ３を入れても直ちにエンジンが始動するとは限らない。メインスイッチ３は、車両を以下の４つの状態のいずれかに切り換える。
（１）ＯＦＦ状態：セキュリティや時計など一部の常時稼働ユニットを除き、車両のシステムの全てが停止した状態。
（２）ＡＣＣ状態：ラジオやカーナビなど、駆動系以外の電子機器に電力が供給された状態。モータを駆動するための大電力（メインバッテリ５の電力）は供給されない。すなわち、メインバッテリ５を駆動電気系に接続するシステムメインリレー７はまだ開放されたままである。
（３）ＩＧ−ＯＮ状態：駆動系（具体的には第１コンバータ８、第２コンバータ２２、及び、インバータ９の少なくとも１つ）にメインバッテリ５から電力が供給されている状態。即ち、この状態では、システムメインリレー７が閉じられる。但し、走行はまだできない。コントローラ４は、メインスイッチ３以外の駆動系の操作を受け付けない。例えば、ＩＧ−ＯＮの状態では、シフトレバーはＰ（パーキング）か、あるいはＮ（ニュートラル）の位置しか許可されない。即ち、運転者は、シフトレバーをＤ（ドライブ）の位置に移動させることはできない。従ってアクセルペダルを踏んでも走り出さない。「駆動系の操作」とは、典型的には、シフトレバーのＤポジション／Ｒ（後退）ポジションへの操作、あるいは、アクセルペダル操作である。
（４）ＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態：走行が可能な状態。シフトレバーをＤ（ドライブ）の位置に移動し、アクセルを踏めば車両は走り出す。
【００２０】
メインスイッチがＯＦＦの位置、あるいは、ＡＣＣの位置では、システムメインリレー７は開放されたままである。即ち、メインバッテリ５は駆動系（具体的には第１コンバータ８、第２コンバータ２２、及び、インバータ９の少なくとも１つ）から切り離されている。メインスイッチ３がＩＧ−ＯＮの位置、あるいは、ＲＥＡＤＹ―ＯＮの位置にあるときは、システムメインリレー７は閉じられる。即ち、メインバッテリ５と駆動系が接続される。以下では、システムメインリレー７が切り離されているＯＦＦの位置とＡＣＣの位置のいずれかにメインスイッチ３が位置しているときを単純に「メインスイッチがＯＦＦの位置にある」と称し、システムメインリレー７が閉じているＩＧ−ＯＮの位置とＲＥＡＤＹ−ＯＮの位置のいずれかにメインスイッチ３が位置しているときを単純に「メインスイッチがＯＮの位置にある」と称する。
【００２１】
上記したように、メインスイッチ３がＯＮの位置にある場合、システムメインリレー７が閉じ、メインバッテリ５と駆動系とが接続され、電流が流れ得る状態となる。
【００２２】
さらに前述したように、メインバッテリ５から１００［Ａ］を超える大電流が流れ得るので、コントローラ４が常にメインバッテリ５の入出力電流をモニタできるように、バッテリ５の近く（具体的にはシステムメインリレー７よりもバッテリ側）に電流センサ６が備えられている。大電流を計測するので電流センサ６は重要なセンサである。電流センサ６に不具合が生じると、ハイブリッド車１００の駆動系は正常に機能しない。そこで、電流センサ６の不具合検出（信頼性の評価）が重要となる。なお、本実施例では説明しないが、電流センサを２個設け、冗長系を構築することも電流センサの不具合検出（あるいは電流センサ出力の信頼性向上）の一案である。また、電流センサ６の端子がグランド線あるいは電力供給線と短絡するような不具合も比較的容易に検知できる。しかしながら、流れる電流に反応して電流センサ６の出力は変化するが、流れる電流の大きさに比例した正しい出力が出ているか否かの確認は難しい。本実施例のハイブリッド車１００は、メインバッテリ５と駆動系（インバータ９など）が接続され、電流センサ６に電流が流れ得る状態で電流センサ６が健全に動作しているか否かを確認する技術を備えている。以下、電流センサ６のチェック技術について説明する。
【００２３】
前述したように、車両のメインスイッチ３をＯＮの位置に切り換えると、システムメインリレー７が閉じ、メインバッテリ５が駆動系に接続され、電流センサ６に電流が流れ得る。例えば、前述したように、第２コンバータ２２の出力は補機に供給される。補機には、コントローラ４も含まれる。メインバッテリ５が切り離されている間、コントローラ４にはサブバッテリ２４から電力が供給される。メインスイッチ３をＯＮの位置に切り換えると、メインバッテリ５が第１コンバータ８、第２コンバータ２２と接続され、メインバッテリ５の電力は第２コンバータ２２を介してコントローラ４へと供給される。そのため、電流センサ６の計測値ＩＢは、メインバッテリ５から出ていく電流を示す。１２［Ｖ］電力を消費するデバイスはコントローラ４だけではないので、メインバッテリ５から出ていく電流の大きさは、一定ではなく、作動している電子デバイスの数と種類に依存して変化する。
【００２４】
また、モータ１２がその出力軸側から駆動され、電力（回生電力）を発生していると、その回生電力は、メインバッテリ５に流れ、メインバッテリ５が充電される。このとき、電流センサ６の計測値ＩＢは、メインバッテリ５に流れ込む電流を示す。コントローラ４は（ハイブリッド車１００は）、発電用モータ（モータ１２）が回転しておらず、本来はメインバッテリ５に向けて電流が流れないはずの状況において電流センサ６の計測値ＩＢをモニタし、その計測値ＩＢがメインバッテリ５に向けて電流が流れることを示している場合、電流センサ６に不具合が発生していると判定する。より詳しくは、コントローラ４は、電流センサ６の計測値が、予め定められた時間閾値よりも長い間、予め定められた電流閾値よりも大きな電流がメインバッテリ５へ流れていることを示している場合に、電流センサ６に不具合が発生していると判定する。ここでの時間閾値と電流閾値は、ノイズ等による誤判断を防止するための策である。上記のごとく判定した場合、コントローラ４は、その旨を示すデータ（エラーメッセージ）を車両のモニタ２５（インパネ）に表示するとともに、メモリ２へ書き込む。メモリ２は不揮発性であり、電源が断たれても書き込まれたデータは消えない。メモリ２は、車両の状態を記憶しておくメモリであり、ハイブリッド車１００のメンテナンスサービスにおいて読み取られ、車両の診断に利用される。そのようなデータは、通常、診断データ（ダイアグノシスデータ）と呼ばれる。
【００２５】
電流センサ６のチェック処理のフローチャートを図２に示す。図２の処理は、コントローラ４が行う。図２の処理は、メインスイッチ３がＯＮの位置にあるときに定期的に実行される。コントローラ４は、モータ１２が回転していればその後何もせずに図２の処理を終了し（Ｓ２：ＮＯ）、モータ１２が停止していれば、ステップＳ３以降の処理を実行する（Ｓ２：ＹＥＳ）。なお、モータ１２は、車輪を駆動する場合と車両の運動エネルギによって発電する場合があるので、走行用と発電用を兼ねている。従ってステップＳ２の処理は、発電用モータ１２が停止しているか否かを判定することに相当する。
【００２６】
モータ１２が停止している場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、コントローラ４は、電流センサ６の計測値ＩＢが予め定められた電流閾値ＩＢ＿ｔｈよりも小さいか否かをチェックする（Ｓ３）。ここでは、メインバッテリ５から流れ出る電流を正値で表し、メインバッテリ５へ流れ込む電流を負値で表す。従って、計測値ＩＢが電流閾値ＩＢ＿ｔｈ（＜０）よりも小さいとは、既定の電流閾値ＩＢ＿ｔｈよりも多い電流がメインバッテリ５に流れ込んでいることを示している。ステップＳ３の判断がＮＯの場合は何もせず処理を終了する。一方、計測値ＩＢ＜電流閾値ＩＢ＿ｔｈの場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、コントローラ４は、タイマをスタートさせる（Ｓ４）。このタイマは、計測値ＩＢが電流閾値ＩＢ＿ｔｈよりも小さい状態の継続時間ｄＴを計測するためのものである。その後、コントローラ４は、モータが回転し始めるか（Ｓ５：ＮＯ）、計測値ＩＢが電流閾値ＩＢ＿ｔｈを上回るか（Ｓ６：ＮＯ）、あるいは、継続時間ｄＴが予め定められた時間閾値ｄＴ＿ｔｈに達するまで（Ｓ７：ＹＥＳ）待つ。モータ１２が停止したままであり（Ｓ５：ＹＥＳ）、かつ、電流センサ６の計測値ＩＢが電流閾値ＩＢ＿ｔｈを下回ったままの状態が時間閾値ｄＴ＿ｔｈ以上継続した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、コントローラ４は、電流センサ６が不具合を起こしていると判断し、その旨を示すエラーメッセージを車両のモニタ２５に表示するとともに、その旨を示すエラーコードをメモリ２に記録する（Ｓ８）。他方、継続時間ｄＴが経過する前にモータが回転し始めるか（Ｓ５：ＮＯ）、計測値ＩＢがＩＢ＿ｔｈを上回った場合（Ｓ６：ＮＯ）、計測値ＩＢ＜電流閾値ＩＢ＿ｔｈであったことはノイズ等による一時的な事象であるとして、タイマを停止するとともにリセットし（Ｓ９）、処理を終了する。図２のチェック処理においては、ステップＳ８が実行されないかぎり、電流センサ６は健全に動作していると判定される。
【００２７】
上記の処理を事例で説明する。図３は、モータ１２の回転数Ｍｒｅｖ、エンジン回転数Ｅｒｅｖ、及び、電流センサ６の計測値ＩＢのタイムチャートを示す。なお、モータ１２の回転数Ｍｒｅｖはモータ１２に取り付けられた回転数センサ１３により計測され、エンジン１９の回転数はエンジン１９に取り付けられた回転数センサ１８により計測され、コントローラ４へと送られる。図３にはまた、メインスイッチ３の状態と、電流センサ６が不具合を生じているか否かのチェック結果を示すエラーフラグのタイムチャートも示してある。また、本実施例では電流センサ６のチェックにはエンジン回転数Ｅｒｅｖは利用しないが図３には参考までにＥｒｅｖを示してある。
【００２８】
まず、時刻Ｔ１にて運転席のメインスイッチ３がＯＦＦの位置からＯＮの位置に切り換えられる。時刻Ｔ１以後、システムメインリレー７が閉じられ、車両１００は走行可能となる。この操作は運転者によるものである。時刻Ｔ１以後は、メインスイッチ３はＯＮのままである。同時に時刻Ｔ１にてアクセルペダル（不図示）が踏みこまれ、車両が走行し始める。時刻Ｔ１からＴ２までの間は、エンジン１９とモータ１２が駆動し、車輪に高い駆動トルクが伝達される。時刻Ｔ１からＴ２までの間では、電流センサ６の計測値ＩＢは正値を示している。即ち、電流センサ６の計測値ＩＢは、メインバッテリ５から電流が出力されていることを示している。
【００２９】
時刻Ｔ２にてアクセルペダルが開放され、エンジン１９は停止する。モータ１２への電力の供給も停止するが、モータ１２は車軸に直結しているため、車速の低下に伴ってモータ１２の回転数Ｍｒｅｖは徐々に低下する。なお、アクセルペダルが開放されている時刻Ｔ２からＴ３の間、電流センサ６の計測値ＩＢはわずかな正値ＩＢ１を示している。これは、メインバッテリ５から電流が出力されていることを示している。前述したように、インバータ９がモータ１２へ電力を供給していなくとも、メインバッテリ５の電力は、第２コンバータ２２を介して補機に流れる。そのため、電流センサ６の計測値ＩＢは、わずかな正値ＩＢ１を示す。
【００３０】
時刻Ｔ３でブレーキペダルが踏まれる。そうすると、インバータ９が回生電力を回収するように作動する。モータ１２には逆起電力が発生し、誘導電流が流れる。インバータ９はその誘導電流（交流）を直流に変換する。インバータ９が電流を引き込むことで、誘導電流が流れ続ける。この誘導電流により磁界が発生し、その磁界による力は、モータ１２の回転を停止する方向に作用する。即ち、回生電力を回収する結果、モータ１２が制動力を発揮する。インバータ９によって得られた直流電力は、第１コンバータ８に入力される。第１コンバータ８はインバータ側から入力される電力を降圧してメインバッテリ５の側へ出力する。即ち、モータ１２が発生する回生電力によってメインバッテリ５が充電される。このとき、電流センサ６の計測値ＩＢは負値となる（図３において時刻Ｔ３からＴ４の間）。
【００３１】
時刻Ｔ４にてモータ１２の回転が止まる。即ち車両が停止する。時刻Ｔ４以降、補機が消費する分だけメインバッテリ５から電流が流れ出る。時刻Ｔ４からＴ５までの間、電流センサ６の計測値ＩＢが小さい正値ＩＢ１であることが、そのことを示している。
【００３２】
時刻Ｔ５以降、何らかの原因で、電流センサ６の計測値ＩＢがより小さい値（負値）ＩＢ２になったと仮定する。負値の計測値ＩＢ２は、メインバッテリ５へ電流が流れ込んでいることを意味するが、発電するモータ１２は停止したままであり、メインバッテリ５へ電流を供給するデバイスはあり得ない。従って、時刻Ｔ５以降の計測値ＩＢ２は正常な値でないことが判明する。コントローラ４は、電流センサ６の計測値ＩＢ２が「計測値ＩＢ２＜電流閾値ＩＢ＿ｔｈ」（即ち、所定の電流閾値よりも大きい電流がメインバッテリ５に流れ込んでいる状態）である時間が所定の時間閾値ｄＴ＿ｔｈだけ継続した場合（時刻Ｔ６）、電流センサ６に不具合が発生していると判断し、エラーフラグをＯＮにする。なお、「エラーフラグをＯＮにする」とは、図２のフローチャートのステップＳ８に相当する。
【００３３】
以上説明したように、実施例のハイブリッド車１００は、メインバッテリ５への入出力電流を計測する電流センサ６の不具合をチェックするロジックを備えている。そのロジックは、メインバッテリ５が駆動系と接続され（即ち、メインスイッチ３がＯＮの位置にあってシステムメインリレー７が閉じている状態であり）、かつ、本来はメインバッテリ５へ電流が流入し得ない状況（即ち、発電用モータ１２が停止している状態）において、電流センサ６の計測値ＩＢをモニタし、計測値ＩＢが負値である場合（即ち、計測値ＩＢがメインバッテリ５へ向けて電流が流れ込んでいることを示している場合）、電流センサ６は不具合を生じている判定し、その旨を示すメッセージ（エラーコード）をメモリ等に出力する。
【００３４】
実施例の技術に関する留意点を述べる。実施例の技術の特徴の一つは、メインバッテリ５をインバータ等の回路に接続した上で、本来はメインバッテリ５へ電流が流れ込むことがない状況を特定した点にある。車両には電流を消費するデバイスが数多く搭載されているので、メインバッテリ５からどの程度電流が流れ出るかを予め推定するのは困難である。そのため、メインバッテリ５から流出する電流の大きさに基づいて電流センサ６の健全性をチェックするのは困難である。逆にメインバッテリ５に電流を供給するデバイスは発電用モータに限られるため、発電用モータが停止している期間であれば、本来はメインバッテリ５に電流は流れ込まないはずであると特定できる。このように実施例のハイブリッド車１００は、メインバッテリ５とインバータ等の回路を接続した上で、特定の状況と、その特定の状況下では正常な電流センサであれば示し得ない値の範囲を特定することによって、電流センサの健全性のチェックを実現している。
【００３５】
なお、外部電源から充電可能な自動車の場合（例えばプラグインハイブリッド車）、外部電源から電力供給を受けると電流センサ６の計測値ＩＢは、メインバッテリ５へ電流が流れ込むことを示す。しかしながら、通常、外部から電力を供給するプラグが車両に接続されている間は、充電を可能にするためにシステムメインリレー７は閉じられるが、車両が動くことを防止するため、運転席のメインスイッチ３のＯＮの位置への切り換えが禁止される。あるいは、メインスイッチ３がＯＮの位置へ切り換えられると同時に充電が停止する。従って、実施例の技術は、外部電源から充電可能な車両に対しても適用可能である。
【００３６】
本実施例では、本発明を、一つの走行用のモータとエンジンを備えるハイブリッド車に適用した例を示した。走行用モータは発電用モータを兼ねていた。本明細書が開示する技術は、複数のモータを備えるハイブリッド車に適用することも可能である。その場合、ハイブリッド車は、走行専用のモータと発電専用のモータを備えていてもよいし、複数のモータが走行用と発電用を兼ねていてもよい。また、本明細書が開示する技術は、エンジンを備えない電気自動車（いわゆるピュア電気自動車）に適用することも可能である。
【００３７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３８】
２：メモリ
３：メインスイッチ
４：コントローラ
５：メインバッテリ
６：電流センサ
７：システムメインリレー
８：第１コンバータ
９：インバータ
１２：モータ（走行用モータ／発電用モータ）
１３、１８：回転数センサ
１４：動力分配機構
１５：車軸
１６：デファレンシャル
１７：駆動輪
１９：エンジン
２２：第２コンバータ
２４：サブバッテリ
１００：ハイブリッド車（電気自動車）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用モータへ供給する電力を蓄えるバッテリと、
バッテリの入出力電流を計測する電流センサと、
電流センサの状態をチェックするコントローラと、
を備えており、
コントローラは、運転席に備えられている車両のメインスイッチがＯＮの位置にあり、かつ、発電用モータが停止している期間に電流センサの計測値をモニタし、その計測値がバッテリへ流れる電流を示しているときにその旨を示すデータを表示装置とメモリの少なくとも一方へ出力することを特徴とする電気自動車。
【請求項２】
コントローラは、電流センサの計測値が、予め定められた時間閾値よりも長い時間、予め定められた電流閾値より多くバッテリへ流れる電流を示している場合に、その旨を示すデータを表示装置とメモリの少なくとも一方へ出力することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
【請求項１】
走行用モータへ供給する電力を蓄えるバッテリと、
バッテリの入出力電流を計測する電流センサと、
電流センサの状態をチェックするコントローラと、
を備えており、
コントローラは、運転席に備えられている車両のメインスイッチがＯＮの位置にあり、かつ、発電用モータが停止している期間に電流センサの計測値をモニタし、その計測値がバッテリへ流れる電流を示しているときにその旨を示すデータを表示装置とメモリの少なくとも一方へ出力することを特徴とする電気自動車。
【請求項２】
コントローラは、電流センサの計測値が、予め定められた時間閾値よりも長い時間、予め定められた電流閾値より多くバッテリへ流れる電流を示している場合に、その旨を示すデータを表示装置とメモリの少なくとも一方へ出力することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−１０６４４０（Ｐ２０１３−１０６４４０Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４８９６９（Ｐ２０１１−２４８９６９）
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
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