特許 6396041 車両及び故障検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6396041

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】車両及び故障検知方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/00 20060101AFI20180913BHJP

   B60H 1/22 20060101ALI20180913BHJP

【ＦＩ】

   H05B3/00 320Z

   B60H1/22 611

   B60H1/22 671

   H05B3/00 310A

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-47758(P2014-47758)

(22)【出願日】2014年3月11日

(65)【公開番号】特開2015-173019(P2015-173019A)

(43)【公開日】2015年10月1日

【審査請求日】2017年3月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】516299338

【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(72)【発明者】

【氏名】永坂 圭史

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 秀隆

(72)【発明者】

【氏名】大崎 智康

【審査官】 根本 徳子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０３４１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５２３５８４７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平０４−１５８２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０７５２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５４３４３８８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００９−２９０９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２００５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４５７０８５９（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３／００

Ｂ６０Ｈ １／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

温度に応じて抵抗値が変化する素子に対応して設けられるとともに、前記素子の通電を制御するための第１スイッチング素子のオン故障を検知するためのオン故障検知装置を備えるＰＴＣヒータを含む補機類と、
前記補機類の電源として用いられる蓄電装置と、
前記蓄電装置と前記補機類とを接続する電力線に設けられた第３スイッチング素子と、
車両の制御装置と
を備え、
前記オン故障検知装置は、前記第１スイッチング素子にオフ指令が出力され、前記素子に電力が供給可能な状態において、前記素子の両端電圧に関するパラメータが所定の閾値以上である場合に、前記第１スイッチング素子のオン故障を検知する検知手段を具備し、
前記車両の制御装置は、
車内で異常が検知されて前記第３スイッチング素子が開状態とされた場合に、前記第３スイッチング素子を開状態としたまま、前記蓄電装置の過電流異常であるか否かを判定し、
過電流異常でないと判定した場合に、前記第３スイッチング素子を閉状態として、前記補機類の過電流異常であるか否かを判定し、
前記補機類の過電流異常でないと判定した場合に、前記補機類を構成する各機器の故障検知を実施させる車両。

【請求項2】

前記素子に電力を供給する電源ラインに設けられた第２スイッチング素子を備え、
前記検知手段によりオン故障が検知された場合に、前記第２スイッチング素子をオフ状態とする請求項１に記載の車両。

【請求項3】

前記検知手段は、前記第１スイッチング素子のオン故障が検知されなかった場合に、前記第２スイッチング素子に対してオフ指令を出力させるとともに、前記第１スイッチング素子に対してオン指令を出力させ、この状態において、前記素子の両端電圧に関するパラメータが所定の閾値以上である場合に、前記第２スイッチング素子のオン故障を検知する請求項２に記載の車両。

【請求項4】

前記検知手段は、
前記素子の高電圧側に接続された第１分圧手段と、
前記素子の低電圧側に接続された第２分圧手段と、
前記第１分圧手段の出力端子と前記第２分圧手段の出力端子とを接続するラインに順方向に接続されたフォトカプラと
を備え、
前記フォトカプラの出力に基づいてオン故障を検知する請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両。

【請求項5】

前記補機類の故障検知の際には、通常運転時に供給される電圧よりも低い電圧が前記蓄電装置から供給される請求項１から４のいずれかに記載の車両。

【請求項6】

前記補機類の故障検知の際に用いられる各前記機器の故障判定閾値は、前記車両の制御装置による前記補機類の過電流異常で用いられる判定閾値よりも小さい値に設定されている請求項１から５のいずれかに記載の車両。

【請求項7】

前記オン故障検知装置が前記車両の制御装置に設けられている請求項１から６のいずれかに記載の車両。

【請求項8】

温度に応じて抵抗値が変化する素子に対応して設けられるとともに、前記素子の通電を制御するための第１スイッチング素子のオン故障を検知するためのオン故障検知装置を備えるＰＴＣヒータを含む補機類と、前記補機類の電源として用いられる蓄電装置と、前記蓄電装置と前記補機類とを接続する電力線に設けられた第３スイッチング素子と、車両の制御装置とを備えた車両の故障検知方法であって、
前記第１スイッチング素子にオフ指令が出力され、前記素子に電力が供給可能な状態において、前記素子の両端電圧に関するパラメータが所定の閾値以上である場合に、前記第１スイッチング素子のオン故障を検知する検知工程と、
車内で異常が検知されて前記第３スイッチング素子が開状態とされた場合に、前記第３スイッチング素子を開状態としたまま、前記蓄電装置の過電流異常であるか否かを判定し、過電流異常でないと判定した場合に、前記第３スイッチング素子を閉状態として、前記補機類の過電流異常であるか否かを判定し、前記補機類の過電流異常でないと判定した場合に、前記補機類を構成する各機器の故障検知を実施させる判定工程と、
を含む故障検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、ＰＴＣ素子等の温度に応じて抵抗が変化する素子の導通制御を行うスイッチング素子のオン故障を検知するオン故障検知装置及びその方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、電気自動車やハイブリッド車等に適用される車両用空調装置では、暖房用の熱源の一つとして、正特性サーミスタ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；以下、「ＰＴＣ素子」という。）を発熱要素とするＰＴＣヒータが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
ＰＴＣ素子の通電制御は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子をオンオフすることで行われるが、このスイッチング素子が故障した場合はＰＴＣヒータに電流が流れ続けることになる。したがって、スイッチング素子のオン故障の検出を行う必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−２７７３５１号公報

【特許文献2】特開２０１３−１５９１３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般的に、ＰＴＣヒータの通電制御回路には、ＰＴＣヒータに流れる電流を検出するための電流センサ（例えば、シャント抵抗、ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）等）が設けられている。しかしながら、ＰＴＣ素子の特性は、図７に示すように、温度に対して抵抗値が大きく変化するため、温度が高い場合には流れる電流が小さくなり、電流センサの誤差やオフセット調整シロに埋もれてしまい、検出することができないという問題がある。また、シャント抵抗の抵抗値を大きくすれば、検出は可能となるが、発熱の関係からシャント抵抗の抵抗値には制限がある。
また、スイッチング素子のオン故障時に流れる電流は、通常流れる電流と等しいため、オン故障時における電流と通常時の電流とを切り分けることができず、ヒューズで保護することもできない。
また、上記の問題は、ＰＴＣ素子に限らず、温度に応じて抵抗値が変化する素子において共通に発ずる問題である。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、温度に応じて抵抗値が変化する素子の導通制御を行うスイッチング素子のオン故障を検知することのできるオン故障検知装置及びその方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１態様は、温度に応じて抵抗値が変化する素子に対応して設けられるとともに、前記素子の通電を制御するための第１スイッチング素子のオン故障を検知するためのオン故障検知装置を備えるＰＴＣヒータを含む補機類と、前記補機類の電源として用いられる蓄電装置と、前記蓄電装置と前記補機類とを接続する電力線に設けられた第３スイッチング素子と、車両の制御装置とを備え、前記オン故障検知装置は、前記第１スイッチング素子にオフ指令が出力され、前記素子に電力が供給可能な状態において、前記素子の両端電圧に関するパラメータが所定の閾値以上である場合に、前記第１スイッチング素子のオン故障を検知する検知手段を具備し、前記車両の制御装置は、車内で異常が検知されて前記第３スイッチング素子が開状態とされた場合に、前記第３スイッチング素子を開状態としたまま、前記蓄電装置の過電流異常であるか否かを判定し、過電流異常でないと判定した場合に、前記第３スイッチング素子を閉状態として、前記補機類の過電流異常であるか否かを判定し、前記補機類の過電流異常でないと判定した場合に、前記補機類を構成する各機器の故障検知を実施させる車両である。

【0007】

本態様によれば、前記第１スイッチング素子にオフ指令が出力され、前記素子に電力が供給可能な状態にある場合、第１スイッチング素子がオン故障していなければ、素子の両端電圧はゼロとなる。一方、第１スイッチング素子がオン故障している場合には、オフ指令が出されていたとしてもオン状態が維持されることにより、素子の両端電圧には電圧が検出されることとなる。したがって、素子の両端電圧に関するパラメータに基づいてオン故障を検知することができる。
また、上記素子は温度に応じて抵抗値が変化する特性を有するが、素子の両端電圧は、温度に依存せずに一定の値（印加電圧と同一かほぼ同じ値）をとる。したがって、素子の両端電圧に関するパラメータを用いることにより、素子に流れる電流が小さく、従来のシャント抵抗では検出できない場合であっても、素子に電流が流れているのか否かを容易に検知することができる。

【0008】

上記オン故障検知装置において、前記素子に電力を供給する電源ラインに設けられた第２スイッチング素子を備え、前記検知手段によりオン故障が検知された場合に、前記第２スイッチング素子をオフ状態とすることとしてもよい。

【0009】

これにより、第１スイッチング素子のオン故障が検知された場合には、素子への電力供給を遮断することが可能となる。

【0010】

上記オン故障検知装置において、前記検知手段は、前記第１スイッチング素子のオン故障が検知されなかった場合に、前記第２スイッチング素子に対してオフ指令を出力させるとともに、前記第１スイッチング素子に対してオン指令を出力させ、この状態において、前記素子の両端電圧に関するパラメータが所定の閾値以上である場合に、前記第２スイッチング素子のオン故障を検知することとしてもよい。

【0011】

このように、第２スイッチング素子が設けられている場合には、第１スイッチング素子のオン故障だけでなく、第２スイッチング素子のオン故障も検知することで、安全性を向上させることができる。

【0012】

上記オン故障検知装置において、前記検知手段は、前記素子の高電圧側に接続された第１分圧手段と、前記素子の低電圧側に接続された第２分圧手段と、前記第１分圧手段の出力端子と前記第２分圧手段の出力端子とを接続するラインに順方向に接続されたフォトカプラとを備え、前記フォトカプラの出力に基づいてオン故障を検知することとしてもよい。

【0013】

このような構成によれば、検知手段を簡素かつ廉価な構成とすることが可能となる。

【0015】

上記車両において、前記補機類の故障検知の際には、通常運転時に供給される電圧よりも低い電圧が前記蓄電装置から供給されることとしてもよい。
このように、故障検知の際には、通常運転時よりも小さな電圧を印加することにより、素子の損傷や感電のおそれを低下させることが可能となる。

【0016】

上記車両において、前記補機類の故障検知の際に用いられる各前記機器の故障判定閾値は、前記車両の制御装置による前記補機類の過電流異常で用いられる判定閾値よりも小さい値に設定されていてもよい。
これにより、車両の制御装置によって補機類の過電流異常が検知される前に、各機器の故障判定を終了させることが可能となる。これにより、正常な機器については、継続して電力を供給させることが可能となる。

【0017】

上記車両において、前記オン故障検知装置が前記車両の制御装置に設けられていてもよい。これにより、装置の簡素化を図ることが可能となる。

【0018】

本発明の第２態様は、温度に応じて抵抗値が変化する素子に対応して設けられるとともに、前記素子の通電を制御するための第１スイッチング素子のオン故障を検知するためのオン故障検知装置を備えるＰＴＣヒータを含む補機類と、前記補機類の電源として用いられる蓄電装置と、前記蓄電装置と前記補機類とを接続する電力線に設けられた第３スイッチング素子と、車両の制御装置とを備えた車両の故障検知方法であって、前記第１スイッチング素子にオフ指令が出力され、前記素子に電力が供給可能な状態において、前記素子の両端電圧に関するパラメータが所定の閾値以上である場合に、前記第１スイッチング素子のオン故障を検知する検知工程と、車内で異常が検知されて前記第３スイッチング素子が開状態とされた場合に、前記第３スイッチング素子を開状態としたまま、前記蓄電装置の過電流異常であるか否かを判定し、過電流異常でないと判定した場合に、前記第３スイッチング素子を閉状態として、前記補機類の過電流異常であるか否かを判定し、前記補機類の過電流異常でないと判定した場合に、前記補機類を構成する各機器の故障検知を実施させる判定工程と、を含む故障検知方法である。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、温度に応じて抵抗値が変化する素子の導通制御を行うスイッチング素子のオン故障を検知することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１実施形態に係るＰＴＣヒータの概略構成図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係るオン故障検知装置の概略構成を示した図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係るオン故障検知装置の概略構成を示した図である。

【図4】本発明の第３実施形態に係るオン故障検知装置の概略構成を示した図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る車両の高圧系統の構成を概略的に示した図である。

【図6】機器の故障検知に用いる閾値について説明するための図である。

【図7】ＰＴＣ素子の温度−抵抗特性の一例を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

〔第１実施形態〕
以下に、本発明のオン故障検知装置及びその方法をＰＴＣヒータに適用した場合の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、温度に応じて抵抗値が変化する素子としてＰＴＣ素子を例に挙げて説明するが、本発明はこの例に限定されない。

【0022】

図１は、本発明の第１実施形態に係るＰＴＣヒータの概略構成図である。
図１に示すように、ＰＴＣヒータ１は、温度に応じて抵抗値が変化するＰＴＣ素子２ａ、２ｂと、ＰＴＣ素子２ａの通電制御を行うＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：第１スイッチング素子）３ａと、ＰＴＣ素子２ｂの通電制御を行うＩＧＢＴ（第１スイッチング素子）３ｂと、ＩＧＢＴ３ａ、３ｂを制御するための制御信号Ｓａ、Ｓｂを生成して駆動回路４に与える制御装置５と、制御信号Ｓａ、Ｓｂに基づいてＩＧＢＴ３ａ、３ｂを駆動する駆動回路４と、ＰＴＣ素子２ａ、２ｂに流れる電流を検知する電流計測部６と、ＰＴＣ素子２ａ、２ｂの短絡を検知する素子短絡検知部７と、ＩＧＢＴ３ｂのオン故障を検知するオン故障検知装置１０とを主な構成として備えている。

【0023】

ここで、図１では、ＰＴＣ素子が２つ設けられた場合を例示しているが、ＰＴＣ素子の設置数は限定されない。また、以下の説明では、便宜上、ＩＧＢＴ３ｂのオン故障を検知する場合について例示するが、同様の方法により、ＩＧＢＴ３ａのオン故障を検知することが可能である。

【0024】

駆動回路４は、ＩＧＢＴ３ａ、３ｂのゲート（導通制御端子）に、制御信号Ｓａ、Ｓｂに基づく電圧信号をそれぞれ印加することで、ＩＧＢＴ３ａ、３ｂを駆動する。ここで、ＩＧＢＴに代えて、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＦＥＴ）等の他のパワーデバイスを用いることも可能である。

【0025】

制御装置５は、例えば、マイクロコンピュータであり、補助記憶装置に記録されたプログラムをＣＰＵが主記憶装置に読みだして実行することにより、各種機能（例えば、ＰＴＣ素子のオンオフ制御や短絡保護機能）を実現する。例えば、通常のＰＴＣ素子２ａ、２ｂのオンオフ制御については、公知技術を採用することが可能である。

【0026】

電流計測部６は、シャント抵抗１４と、シャント抵抗１４の両端電圧を増幅して出力するオペアンプ１５とを備えている。オペアンプ１５の出力は、制御装置５に入力される。
素子短絡検知部７は、ＰＴＣ素子２ａ、２ｂに流れる電流をシャント抵抗１４を用いて検出し、検出した電圧が所定の電圧以上であった場合にＰＴＣ素子２ａ、２ｂの短絡を検知し、短絡検知信号を制御装置５に出力する。制御装置５は、素子短絡検知部７から短絡検知信号が入力されると、駆動回路４に対してＰＴＣ素子２ａ、２ｂをオフ状態とするための負荷遮断信号を出力する。また、素子短絡検知部７は、短絡が検知された場合における制御装置５の応答遅延を解消するために、ハードウェア的にＩＧＢＴ３ａ、３ｂのゲート電圧をオフとする構成を備えている。このように、ＰＴＣ素子自体の短絡の場合には、通常時よりも大きな電流が流れることから、シャント抵抗１４によって短絡を検出することができる。

【0027】

オン故障検知装置１０は、ＰＴＣ素子２ａ、２ｂに電力を供給する電源ラインＬに設けられた電源供給用のＩＧＢＴ（第２スイッチング素子）１１と、検知部１２とを備えている。ＩＧＢＴ１１のオンオフは、例えば、後述する検知部１２が備えるマイクロコンピュータにより制御されてもよいし、ＰＴＣヒータ１が搭載されている装置の制御装置（上位制御装置）から与えられるオンオフ指令に基づいて制御されることとしてもよい。

【0028】

検知部１２は、ＰＴＣ素子２ｂの両端電圧に関するパラメータに基づいてＩＧＢＴ３ｂのオン故障を検知する。例えば、検知部１２は、図２に示すように、ＰＴＣ素子２ｂの高圧側に接続された高圧側分圧器２１と、ＰＴＣ素子２ｂの低圧側に接続された低圧側分圧器２２と、高圧側分圧器２１の出力及び低圧側分圧器２２の出力が入力されるマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という。）２３とを備えている。マイコン２３は、入力情報からＰＴＣ素子２ｂの両端電圧に基づくパラメータ、ここでは、分圧後の両端電圧を演算し、当該電圧が所定の閾値以上である場合に、ＩＧＢＴ３ｂのオン故障を検知する。

【0029】

例えば、ＩＧＢＴ３ｂがオン状態である場合には、ＰＴＣ素子２ｂに電流が流れ、電流とＰＴＣ素子２ｂの抵抗値とで決まる電圧降下が発生する。この電圧降下は、電源電圧に等しい値となる。このように、ＰＴＣ素子２ｂの両端電圧は、ＰＴＣ素子２ｂの抵抗値に依存せずに一定となるので、ＰＴＣ素子２ｂの抵抗値が高く、電流が小さい場合であっても、ＰＴＣ素子２ｂの導通状態、換言すると、ＩＧＢＴ３ｂがオン状態となっていることを容易に検知することが可能となる。

【0030】

ここで、ＩＧＢＴ３ｂが導通状態にある場合、マイコン２３において演算される電圧（分圧後の両端電圧）は、電源電圧と、高圧側分圧器２１の分圧比、及び低圧側分圧器２２の分圧比で決定され、この値以上にはならない。また、ＩＧＢＴ３ｂがオフ状態であれば、ＰＴＣ素子２ｂの両端電圧はゼロとなる。従って、マイコン２３における所定の閾値は、ゼロよりも大きく、ＩＧＢＴ３ｂが導通状態の場合にマイコン２３において演算される電圧値以下の値に設定すればよい。

【0031】

上記構成を備えるＰＴＣヒータ１において、ＩＧＢＴ３ｂのオン故障検知及びＩＧＢＴ１１のオン故障検知は、以下の手順で行われる。
まず、ＩＧＢＴ３ｂはオン状態とし、ＩＧＢＴ３ａ、３ｂに与えるゲート電圧をオフ電圧（例えば、０Ｖ）とする。すなわち、駆動回路４からＩＧＢＴ３ａ、３ｂのゲートにオフ電圧を与える。この状態において、マイコン２３には、高圧側分圧器２１の出力と、低圧側分圧器２２の出力とが入力され、マイコン２３において電位差（分圧後の両端電圧）が演算される。そして、分圧後の両端電圧が所定の閾値以上であれば、ＩＧＢＴ３ｂがオン故障であると判定し、所定の値未満であれば、正常であると判定する。

【0032】

オン故障であることが検知された場合には、例えば、マイコン２３がＩＧＢＴ１１をオフ状態とすることで、ＰＴＣ素子２ａ、２ｂに対する電力供給を遮断する。

【0033】

また、ＩＧＢＴ３ｂが正常であった場合には、ＩＧＢＴ１１のオン故障について判定する。この場合、ＩＧＢＴ１１をオフ状態とし、ＩＧＢＴ３ｂをオン状態としたときに、マイコン２３で演算される分圧後の両端電圧が所定の閾値以上であれば、ＩＧＢＴ１１がオン故障であると判断する。この場合は、ＩＧＢＴ３ａ、３ｂの制御装置５に対してオン故障検知信号を出力し、ＩＧＢＴ３ａ、３ｂをオフ状態とさせる。また、上位の電源からＰＴＣヒータ１に電力が供給されている場合には、上位の電源とＰＴＣヒータ１との電力線に設けられたスイッチ（図示略）をオフ状態とすることで、ＰＴＣヒータ１への電力供給を遮断することとしてもよい。

【0034】

以上説明したように、本実施形態に係るＰＴＣヒータ１及びオン故障検知装置１０によれば、ＰＴＣ素子２ｂの両端電圧に基づくパラメータ（分圧後の両端電圧）に基づいてオン故障を判定するので、ＰＴＣ素子２ｂの温度−抵抗特性（例えば、図７参照）に依存せずに、オン故障を検知することが可能となる。

【0035】

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係るＰＴＣヒータについて図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係るオン故障検知装置１０´の概略構成を示した図である。図３に示すように、本実施形態に係るオン故障検知装置１０´は、検知部１２´として、ＰＴＣ素子２ｂの高電圧側に接続された高圧側分圧器（第１分圧器）２１と、ＰＴＣ素子２ｂの低電圧側に接続された低圧側分圧器（第２分圧器）２２と、高圧側分圧器２１の出力端子と低圧側分圧器２２の出力端子とを接続するラインＬ２に順方向に接続されたフォトカプラ２５と、フォトカプラ２５の出力に応じた信号が入力されるマイコン２６とを備えている。

【0036】

このような構成によれば、ＩＧＢＴ３ｂがオン状態にあり、ＰＴＣ素子２ｂに電流が流れている場合には、フォトカプラ２５に電流が流れることにより、オン信号がマイコン２６に出力される。他方、ＩＧＢＴ３ｂがオフ状態にある場合には、ＰＴＣ素子２ｂに電流が流れないため、フォトカプラ２５に電流が流れず、オフ信号がマイコン２６に出力される。
マイコン２６は、オン信号が入力された場合に、ＩＧＢＴ３ｂがオン状態であると判定する。例えば、検知部１２´は、ＩＧＴＢ３ｂのゲートに対してオフ電圧が与えられている場合に、マイコン２６にオン信号が入力された場合には、ＩＧＢＴ３ｂのオン故障であると判定する。

【0037】

上述した第１実施形態では、分圧後の電位差をマイコン２３において演算することから、マイコン２３において２つのＡ／Ｄ変換器（図示略）が必要とされるが、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換器を用いることなく、フォトカプラ２５という簡素な素子によってオン故障の検知を行うことが可能となる。

【0038】

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係るＰＴＣヒータについて図４を参照して説明する。図４は、本実施形態に係るＰＴＣヒータの概略構成を示した図である。本実施形態に係るＰＴＣヒータでは、オン故障検知装置の構成が上述した第１または第２実施形態と異なる。
具体的には、図４に示すように、本実施形態に係るオン故障検知装置３０は、上述の検知部１２、１２´に代えて、シャント抵抗１４の両端電圧を計測するオペアンプ３１を備えている。ここで、オペアンプ３１は、電流計測部６が備えるオペアンプ１５よりもハイゲインとされる。このように、精度の高いオペアンプ３１を用いてシャント抵抗１４の両端電圧を検出することにより、従来は、ＰＴＣ素子２ｂの抵抗値が高い場合において、誤差やオフセット調整シロとして埋もれていた電流値を検出することが可能となり、オン故障を検知することが可能となる。オペアンプ３１により検出された電圧は、制御装置５に入力される。制御装置５は、ＩＧＢＴ３ａ、３ｂに対してオフ指令を出力しているにも関わらず、オペアンプ３１によって電圧が検出された場合には、ＩＧＢＴ３ａ、３ｂのオン故障であると判断する。

【0039】

次に、上述のＰＴＣヒータを備える車両の一実施形態について図５を参照して説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る電気自動車の高圧系統について概略的に示した図である。図５に示すように、電気自動車４０は、例えば、上述した第１実施形態に係るＰＴＣヒータ１を含む補機類４１と、補機類４１の電源として用いられるとともに、走行用モータ４２の電源として用いられる蓄電装置４３と、蓄電装置４３と補機類４１とを接続する電力線に設けられたコンタクタ（第３スイッチング素子）４４と、車両の制御装置（以下、単に「制御装置」という。）４５とを備えている。コンタクタ４４は、正極側コンタクタ４４ａと、負極側コンタクタ４４ｂとを有している。
また、電気自動車４０の高圧系統には、過電流が流れた場合の保護手段として、複数のヒューズ４６が設けられている。

【0040】

次に、上述した構成を備える電気自動車４０において、車内に設けられている種々のセンサ（不図示）によって異常が検知された場合の異常検知手順について説明する。
まず、車内に設けられているセンサによって異常（例えば、電流異常、温度異常、圧力異常等）が検知された場合、安全面からコンタクタ４４が開状態とされる。これは、例えば、制御装置２３からの指令に基づいて行われてもよいし、保護装置（不図示）が独立して設けられている場合には保護装置からの指令に基づいて行われてもよい。

【0041】

次に、制御装置４５は、コンタクタ４４の開状態を維持したまま、蓄電装置４３の過電流異常であるか否かを判定する。この結果、過電流異常である場合には、コンタクタ４４の開状態が維持される。一方、過電流異常でない場合には、コンタクタ４４を閉状態とし、補機類４１の過電流異常か否かを判定する。この結果、補機類４１の過電流異常であると判定された場合には、コンタクタ４４が再度開状態とされ、この状態が維持される。一方、補機類４１の過電流異常でないと判定された場合には、補機類４１の各機器における故障判定が実施される。

【0042】

これにより、例えば、ＰＴＣヒータ１においては、上述したように、オン故障検知装置１０によるオン故障の検知が行われ、その結果が制御装置４５に通知される。また、他の機器についても同様にそれぞれの故障診断が行われ、その結果が制御装置４５に通知される。なお、この故障診断の場合には、蓄電装置４４から各機器に供給される電圧を下げることとしてもよい。例えば、通常運転時においては、３００Ｖ程度の電圧が印加されていたとすると、この１／５程度、例えば、６０Ｖの電圧としてもよい。このように、電圧を下げることにより、素子破壊や感電の可能性を低下させることが可能となる。

【0043】

そして、例えば、ＰＴＣヒータ１においてオン故障が検知された場合には、制御装置４５からＩＧＢＴ１１（図１参照）をオフ状態とする指令が出力され、ＩＧＢＴ１１のオフ状態が維持される。これにより、ＰＴＣヒータ１と蓄電装置４３との接続が遮断される。また、このようにして、ＰＴＣヒータ１におけるＩＧＢＴ１１を開状態とすることで、故障が検知された機器（例えば、ＰＴＣヒータ１）のみを蓄電装置４３と切り離すことができ、他の正常である機器に対しては蓄電装置４３からの電力供給を継続して行うことが可能となる。

【0044】

本実施形態においては、制御装置４５と、ＰＴＣヒータ１のオン故障検知装置１０とを個別に設けたが、これに代えて、オン故障検知装置１０の機能を制御装置４５に搭載することとしてもよい。これにより、ＰＴＣヒータ１の構成の簡素化を図ることができる。

【0045】

また、上記実施形態において、例えば、補機類４１の過電流異常を判定した場合に、いずれかの機器において過電流異常が検出された場合には、コンタクタ４４がオフ状態とされてしまい、正常な機器への電力供給も遮断されてしまう。この状態を回避するために、例えば、図６に示すように、制御装置４５におけるシステムレベルでの過電流異常の閾値よりも小さい値に、各機器（例えば、ＰＴＣヒータ１）におけるオン故障の閾値を小さく設定することとしてもよい。このように、オン故障の閾値を、システムレベルでの過電流異常の閾値よりも小さい値に設定することで、補機類４１の過電流異常が検出される前に、ＰＴＣヒータ１等のオン故障の検知を終了させることが可能となる。これにより、正常であると判定された機器に対しては、継続して電力供給を行うことが可能となる。

【0046】

また、本実施形態においては、第１実施形態に係るＰＴＣヒータ１を電気自動車４０に搭載する場合について例示したが、これに代えて、第２または第３実施形態に係るＰＴＣヒータを搭載することとしてもよい。
また、制御装置４５は、高圧系統側に設けられることが好ましく、また、制御装置４５の電源は低圧側（例えば、１２Ｖ系）から供給することが好ましい。これにより、高電圧系の入力電圧が低くても電圧・電流を安価に測定することが可能となる。
また、本実施形態では、電気自動車を例に挙げて説明したが、電気自動車に限定されず、他の車両、例えば、ハイブリッド車両、高圧バッテリを搭載しない純エンジン車両でもよい。

【0047】

本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、例えば、上述した各実施形態を部分的または全体的に組み合わせる等して、種々変形実施が可能である。

【符号の説明】

【0048】

１ ＰＴＣヒータ
２ａ、２ｂ ＰＴＣ素子
３ａ、３ｂ、１１ ＩＧＢＴ
４ 駆動回路
５ 制御装置
１０、１０´、３０ オン故障検知装置
１２、１２´ 検知部
１４ シャント抵抗
２１ 高圧側分圧器
２２ 低圧側分圧器
２３、２６ マイコン
２５ フォトカプラ
３１ オペアンプ
４０ 電気自動車
４１ 補機類
４３ 蓄電装置
４４ コンタクタ
４５ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】