JP2012110200A

JP2012110200A - 車両およびその制御方法

Info

Publication number: JP2012110200A
Application number: JP2011034249A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sakata; 浩一坂田; Tomoko Shimana; 智子島名
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-06-07
Anticipated expiration: 2031-02-21
Also published as: KR101926224B1; US20130204477A1; JP5177245B2; CN103189228A; KR20130060342A; KR20150094786A; EP2632759A2; CN103189228B; WO2012056284A2; WO2012056284A3; US8825252B2; EP2632759B1

Abstract

【課題】衝突が発生したときに、インバータや三相交流電動機をより適正に保護しながら、平滑コンデンサに蓄えられた電荷を速やかに放電する。
【解決手段】衝突が検知された後に、インバータ４１，４２の上アームトランジスタのすべてがオフされると共に下アームトランジスタのすべてがオンされる。また、その後にモータＭＧ１，ＭＧ２に逆起電力が発生していないときには、インバータ４１，４２の上アームトランジスタの少なくとも何れか一つに完全オン時のゲート電圧Ｖ１よりも低いゲート電圧Ｖ２が印加されると共にインバータ４１，４２の下アームトランジスタのうちのゲート電圧Ｖ２が印加された上アームトランジスタに直列に接続されたものがオンされる。
【選択図】図２

Description

本発明は、三相交流電動機と、インバータを介して三相交流電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、インバータと蓄電手段との間の電圧を平滑化する平滑コンデンサと、車両の衝突を検知する衝突検知手段とを備えた車両およびその制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、モータジェネレータと、当該モータジェネレータを駆動するインバータ回路と、システムメインリレーを介してインバータ回路に電力を供給する二次電池ユニットと、システムメインリレーとインバータとの間に設けられた高圧コンデンサと、障害物と車両との相対速度および障害物と車両との距離を計測するレーダセンサとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、レーダセンサからの情報に基づいて車両の衝突が予知されたときには、システムメインリレーをオフすると共に、モータジェネレータからトルクを発生させないようにしながら高圧コンデンサに残留した電荷をモータジェネレータの各相のコイルを用いて放電させるようにインバータ回路を制御している。また、この種の車両として、モータジェネレータと、互いに直列に接続された上アームトランジスタおよび下アームトランジスタを有すると共にモータジェネレータを駆動するインバータと、直流電源とインバータとの間に設けられたコンデンサとを備え、インバータの何れかの上アームまたは下アームトランジスタに短絡故障が生じたときには、走行を停止すると共に短絡故障が発生した上アームまたは下アームトランジスタに直列に接続される上アームまたは下アームトランジスタをオンすることにより、短絡相の上下アームを導通状態に固定してコンデンサに蓄積された電荷を短絡電流として消費させるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この車両では、上述のようにインバータに短絡故障が発生した際に、短絡相の上下アームを導通状態に固定することでモータジェネレータとインバータとの間の閉回路以外にも電流が流れる経路を形成し、車両の牽引時などにモータジェネレータに大きな逆起電力が継続的に発生していたとしてもインバータや導電線が過電流状態となることを抑制している。

特開２００５−２０９５２号公報特開２００８−５４４２０号公報

ところで、この種の車両では、実際に衝突が発生したときに、安全性を確保する観点から、直流電源とインバータとの間のコンデンサに蓄えられた電荷を速やかに放電しなければならない。しかしながら、特許文献２に記載の発明を応用して、車両の衝突発生後にインバータの上下アームを導通状態に固定すると、導通状態に固定された上下アームに大電流が流れるため、トランジスタに悪影響を与えてしまうおそれがある。更に、モータジェネレータに逆起電力が発生している場合には、コンデンサからの放電電流と逆起電力による電流とが同時に流れることでトランジスタに悪影響を与えてしまうおそれもある。また、逆起電力による電流がインバータを介してモータジェネレータに循環されることによりモータジェネレータの各相に半波電流が流れると、モータジェネレータの永久磁石が減磁されてしまう可能性がある。

本発明の車両は、衝突が発生したときに、インバータや三相交流電動機をより適正に保護しながら、平滑コンデンサに蓄えられた電荷を速やかに放電することを主目的とする。

本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、三相交流電動機と、それぞれ入力電圧が高いほど抵抗が小さくなる傾向を有すると共に所定値以上の入力電圧が印加されたときにオンする複数の上アームトランジスタ、それぞれ対応する前記上アームトランジスタに直列に接続される複数の下アームトランジスタおよび該上アームトランジスタおよび該下アームトランジスタのそれぞれに１個ずつ逆方向に並列に接続される複数のダイオードを含むインバータと、該インバータを介して前記三相交流電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記インバータと前記蓄電手段との間の電圧を平滑化する平滑コンデンサと、前記インバータを制御する制御手段と、衝突を検知する衝突検知手段とを備えた車両において、
前記制御手段は、前記衝突検知手段により衝突が検知された後に前記インバータの前記上アームトランジスタのすべてをオフすると共に前記下アームトランジスタのすべてをオンし、その後に前記三相交流電動機に逆起電力が発生していないときには、前記インバータの前記上アームトランジスタの少なくとも何れか１つに前記所定値よりも低い入力電圧を印加すると共に、該所定値よりも低い入力電圧が印加された上アームトランジスタに直列に接続された前記下アームトランジスタをオンすることを特徴とする。

本発明の車両では、衝突検知手段により衝突が検知された後に、インバータの上アームトランジスタのすべてがオフされると共に下アームトランジスタのすべてがオンされる。これにより、衝突検知手段により衝突が検知された後に三相交流電動機に逆起電力が発生しているときには、逆起電力による電流は、インバータの各下アームトランジスタおよびダイオードを概ね均等に分配されながら流れることになる。従って、単一の下アームトランジスタに集中して電流が流れるのを抑制して下アームトランジスタを保護すると共に、三相交流電動機の各相に半波電流が流れないようにして三相交流電動機の磁石に減磁が生じるのを抑制することができる。また、上アームトランジスタのすべてをオフすると共に下アームトランジスタのすべてをオンすれば、平滑コンデンサからの放電電流と逆起電力による電流とが同時に流れることによりインバータの上アームトランジスタおよび下アームトランジスタが過熱状態となるのを抑制することができる。なお、三相交流電動機に逆起電力が発生した場合、当該三相交流電動機にはその回転を止める方向のトルクが発生し、当該トルクにより三相交流電動機の回転がある程度低下した段階で逆起電力が発生しなくなる。また、衝突検知手段により衝突が検知されたのに伴ってインバータの上アームトランジスタのすべてがオフされると共に下アームトランジスタのすべてがオンされた後に三相交流電動機に逆起電力が発生していないときには、インバータの上アームトランジスタの少なくとも何れか一つに上記所定値よりも低い入力電圧が印加されると共に当該所定値よりも低い入力電圧が印加された上アームトランジスタに直列に接続された下アームトランジスタがオンされる。このように、インバータの上アームトランジスタのうち所定値よりも低い入力電圧が印加された上アームトランジスタの抵抗値は、完全オン時の抵抗値よりも大きくなり、当該上アームトランジスタを流れる電流の値は小さくなる。従って、上記所定値よりも低い入力電圧が印加された上アームトランジスタに対応した下アームトランジスタをオンすれば、これらの上アームトランジスタおよび下アームトランジスタに大電流が流れるのを抑制しながら、平滑コンデンサに蓄えられた電荷を速やかに放電させることが可能となる。この結果、本発明の車両では、衝突発生時にインバータや三相交流電動機をより適正に保護しながら平滑コンデンサに蓄えられた電荷を速やかに放電させることが可能となる。

また、本発明の車両は、前記三相交流電動機および前記インバータを複数備えてもよく、前記制御手段は、前記衝突検知手段により衝突が検知された後に、前記複数のインバータの前記上アームトランジスタのすべてをオフすると共に前記複数のインバータの前記下アームトランジスタのすべてをオンし、その後に前記複数の三相交流電動機の何れにも逆起電力が発生していないときには、前記複数のインバータのうちの少なくとも何れか一つに含まれる前記上アームトランジスタの少なくとも何れか１つに前記所定値よりも低い入力電圧を印加すると共に、該所定値よりも低い入力電圧が印加された上アームトランジスタに直列に接続された前記下アームトランジスタをオンする手段であってもよい。

この態様の車両では、衝突検知手段により衝突が検知された後に、複数のインバータの上アームトランジスタのすべてがオフされると共に複数のインバータの下アームトランジスタのすべてがオンされる。これにより、三相交流電動機の何れかに逆起電力が発生している場合には、当該三相交流電動機で発生した逆起電力による電流のみが当該三相交流電動機に対応したインバータの各下アームトランジスタおよびダイオードを概ね均等に分配されながら流れることになる。従って、平滑コンデンサからの放電電流と逆起電力による電流とが同時に流れることにより複数のインバータの上アームトランジスタおよび下アームトランジスタが過熱状態となるのを抑制することができる。また、逆起電力による電流が平滑コンデンサ側へと流れないようにすることができるため、平滑コンデンサに新たな電荷が蓄積されないようにすることが可能となる。更に、逆起電力による電流の流通経路が形成されることで、逆起電力が発生している三相交流電動機の各相に当該電流が流れて当該三相交流電動機にその回転を止める方向のトルクが作用することから、早期に当該三相交流電動機の回転を低下させて逆起電力の発生を停止させることが可能となる。そして、この態様の車両では、衝突検知手段により衝突が検知されたのに伴って複数のインバータの上アームトランジスタのすべてがオフされると共に下アームトランジスタのすべてがオンされた後に、複数の電動機の何れにも逆起電力が発生していないときには、複数のインバータのうちの少なくとも何れか一つに含まれる上アームトランジスタの少なくとも何れか一つに上記所定値よりも低い入力電圧が印加されると共に当該所定値よりも低い入力電圧が印加された上アームトランジスタに直列に接続された下アームトランジスタがオンされる。これにより、所定値よりも低い入力電圧が印加された上アームトランジスタおよび当該上アームトランジスタに直列に接続された下アームトランジスタに大電流が流れるのを抑制しながら、平滑コンデンサに蓄えられた電荷を速やかに放電させることが可能となる。この結果、この態様の車両では、衝突発生時に複数のインバータや複数の三相交流電動機をより適正に保護しながら平滑コンデンサに蓄えられた電荷を速やかに放電させることが可能となる。

本発明の車両の制御方法は、三相交流電動機と、それぞれ入力電圧が高いほど抵抗が小さくなる傾向を有すると共に所定値以上の入力電圧が印加されたときにオンする複数の上アームトランジスタ、それぞれ対応する前記上アームトランジスタに直列に接続される複数の下アームトランジスタおよび該上アームトランジスタおよび該下アームトランジスタのそれぞれに１個ずつ逆方向に並列に接続される複数のダイオードを含むインバータと、該インバータを介して前記三相交流電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記インバータと前記蓄電手段との間の電圧を平滑化する平滑コンデンサと、衝突を検知する衝突検知手段とを備えた車両の制御方法において、
（ａ）前記衝突検知手段により衝突が検知された後に前記インバータの前記上アームトランジスタのすべてをオフすると共に前記下アームトランジスタのすべてをオンし、
（ｂ）ステップ（ａ）の後に前記三相交流電動機に逆起電力が発生していないときには、前記インバータの前記上アームトランジスタの少なくとも何れか１つに前記所定値よりも低い入力電圧を印加すると共に、該所定値よりも低い入力電圧が印加された上アームトランジスタに直列に接続された前記下アームトランジスタをオンする、ことを特徴とする。

本発明の車両の制御方法によれば、衝突発生時にインバータや三相交流電動機をより適正に保護しながら平滑コンデンサに蓄えられた電荷を速やかに放電させることが可能となる。

本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。ハイブリッド自動車２０に搭載される電気駆動系の概略構成図である。モータＭＧ１に逆起電力が生じたときにインバータ４１およびモータＭＧ１を流れる電流の経路の一例を示す説明図である。平滑コンデンサ５７からインバータ４１へと流れる電流の経路の一例を示す説明図である。変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂの概略構成図である。変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂにおいて車両の衝突が検知された後にモータＥＣＵ４０により実行される衝突時放電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例に係る車両としてのハイブリッド自動車２０の概略構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介してキャリア３４が接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１に接続された発電可能なモータＭＧ１と、プラネタリギヤ３０のリングギヤ３２に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに連結された減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、リングギヤ軸３２ａにギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して接続された駆動輪３９ａ，３９ｂと、システムメインリレーＳＭＲを介して電力ライン５４に接続された例えばリチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池であるバッテリ５０と、モータＭＧ１と電力ライン５４との間に介設されたインバータ４１と、モータＭＧ２と電力ライン５４との間に介設されたインバータ４２と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１およびＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２等と通信しながら車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ハイブリッドＥＣＵという）７０とを備える。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも永久磁石が埋め込まれたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ４１，４２は、図２に示すように、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６とにより構成されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６は、それぞれゲート電圧（入力電圧）が高いほど抵抗が小さくなる傾向を有すると共に所定値Ｖ１以上のゲート電圧が印加されたときにオンする。また、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６は、それぞれインバータ４１，４２が電力ライン５４として共用する正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに対してソース側とシンク側とになるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとの間に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合を制御することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動することができる。また、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとにはシステムメインリレーＳＭＲよりもインバータ４１，４２側に位置するようにインバータ４１，４２とバッテリ５０との間の電圧を平滑化する平滑コンデンサ５７が接続されている。以下、インバータ４１の３個のトランジスタＴ１１〜Ｔ１３と、インバータ４２の３個のトランジスタＴ２１〜Ｔ２３とを「上アームトランジスタ」といい、それぞれ上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３のうちの対応する一つに直列に接続されるインバータ４１の３個のトランジスタＴ１４〜Ｔ１６と、それぞれ上アームトランジスタＴ２１〜Ｔ２３のうちの対応する一つに直列に接続されるインバータ４２の３個のトランジスタＴ２４〜Ｔ２６とを「下アームトランジスタ」という。

インバータ４１，４２は、モータＥＣＵ４０により制御され、これによりモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動制御される。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号やモータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイルのＵ相，Ｖ相に流れる相電流を検出する電流センサ４５Ｕ，４５Ｖ，４６Ｕ，４６Ｖからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，平滑コンデンサ５７の電圧を検出する電圧センサ５７ａからの電圧ＶＨなどが入力される。また、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６へのスイッチング制御信号が出力される。そして、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０が走行可能な状態になると、ハイブリッドＥＣＵ７０は、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定すると共に、設定した要求トルクＴｒ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊、目標トルクＴｅ＊やモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊といった指令信号を生成し、生成した各指令信号をエンジンＥＣＵ２４、モータＥＣＵ４０に送信する。また、ハイブリッドＥＣＵ７０には、車体（例えば、車両前方の中央部や両側部など）に取り付けられた衝突検知手段としての加速度センサ５８からの車両の加速度が入力されている。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、例えば、入力された加速度が衝突判定用の閾値やエアバッグなどの安全装置を作動するための閾値を超えたときなどに車両の衝突が生じたと判定し、衝突時の車両の安全性を高めるために、システムメインリレーＳＭＲをオフしてバッテリ５０を車両の電気系から切り離すと共に、所定の衝突発生信号を各ＥＣＵ２４，４０，５２等に送信する。

このようなハイブリッド自動車２０では、衝突が発生したときに、インバータ４１，４２のゲート電圧を早期に低減すべく、平滑コンデンサ５７に蓄えられた電荷を速やかに放電させなければならない。そこで、実施例のモータＥＣＵ４０では、ハイブリッドＥＣＵ７０により衝突が生じたと判定されたときに、以下の手順に従ってインバータ４１，４２の少なくとも何れか一方を制御することで、平滑コンデンサ５７に蓄えられた電荷を放電させる。

実施例のモータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０により車両に衝突が生じたと判定されたのに伴ってハイブリッドＥＣＵ７０から衝突発生信号を受信すると、インバータ４１，４２の上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３およびＴ２１〜Ｔ２３のすべてをオフとすると共に下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６およびＴ２４〜Ｔ２６のすべてをオンし、電流センサ４５Ｕ，４５Ｖ，４６Ｕおよび４６Ｖにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２およびＩｖ２の値に基づいてモータＭＧ１およびＭＧ２のそれぞれに逆起電力が発生しているか否かを判定する。すなわち、ハイブリッド自動車２０の衝突後に左右の駆動輪３９ａ，３９ｂが路面から浮いた状態で空転していたり、斜突によりハイブリッド自動車２０が完全に停車していなかったりすると、衝突発生後であってもモータＭＧ１，ＭＧ２が回転し続けることがある。また、衝突発生後に駆動輪３９ａ，３９ｂの回転が停止していたとしても、エンジン２２が作動しているとモータＭＧ１がエンジン２２に連れ回されて回転し続けることもある。そして、このような場合には、モータＭＧ１，ＭＧ２において逆起電力が発生し、インバータ４１，４２の上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３およびＴ２１〜Ｔ２３のすべてをオフとすると共に下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６およびＴ２４〜Ｔ２６のすべてをオンすれば、図３中の破線矢印に示すように、逆起電力による電流がモータＭＧ１，ＭＧ２およびインバータ４１，４２の各相に流れることになる。従って、相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２およびＩｖ２の値を監視することにより、モータＭＧ１，ＭＧ２において逆起電力が発生しているか否かを判定することができる。ただし、相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２およびＩｖ２の代わりに、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２において逆起電力が発生しているか否かを判定してもよい。いずれにしても、実施例のモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２に逆起電力が発生しているか否かを判定する逆起電力発生判定手段として機能する。

モータＥＣＵ４０は、衝突発生後にモータＭＧ１，ＭＧ２の少なくとも何れか一方に逆起電力が発生していると判定した場合には、モータＭＧ１，ＭＧ２のうちの逆起電力が発生しているものに接続されたインバータ４１，４２の上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３および／またはＴ２１〜Ｔ２３のすべてをオフとすると共に下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６および／またはＴ２４〜Ｔ２６のすべてをオンした状態を継続する。これにより、例えばモータＭＧ１に逆起電力が発生しているとすると、逆起電力により生じる電流は、図３中の破線矢印に示すように、インバータ４１の下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６およびダイオードＤ１４〜Ｄ１６に概ね均等に分配されながら、インバータ４１とモータＭＧ１との間を循環する。ここで、モータＭＧ１で逆起電力が発生しているときに、インバータ４１の上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３のすべてをオフすると共に、下アームトランジスタのうちトランジスタＴ１４のみをオンした場合には、図３において二点鎖線で示すように、モータＭＧ１の逆起電力による電流は、すべてトランジスタＴ１４を通過した後、ダイオードＴ１５、Ｔ１６を介して再びモータＭＧ１へと流れることから、モータＭＧ１の逆起電力による電流がトランジスタＴ１４に集中して流れることで、トランジスタＴ１４に悪影響を与え、場合によってはトランジスタＴ１４が破損してしまうおそれがある。また、この場合、モータＭＧ１のＵ，Ｖ，Ｗ相には、半波電流が流れる（常に正負何れかの方向の電流のみが流れる）ことになってしまうため、モータＭＧ１の永久磁石に減磁が生じてしまうおそれがある。これに対して、実施例のハイブリッド自動車２０のように、衝突発生後に例えばモータＭＧ１に逆起電力が発生していると判定される場合にインバータ４１の上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３のすべてをオフし、下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６のすべてをオンすることにより、下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６の何れか一つだけに電流が集中して流れることを抑制して下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６を保護することができると共に、モータＭＧ１の各相に半波電流が流れないようにしてモータＭＧ１の永久磁石に減磁が生じることを抑制することができる。また、インバータ４１の上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３のすべてをオフすると共に下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６のすべてをオンすれば、平滑コンデンサ５７からの放電電流と逆起電力による電流とが同時に流れないようにしてインバータ４１のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６が過熱状態となることを抑制することができる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２に逆起電力が発生すると、モータＭＧ１，ＭＧ２にはその回転を止める方向のトルクが発生するため、当該トルクによってモータＭＧ１の回転が早期に低下し、回転がある程度低下した段階で逆起電力が発生しなくなる。

そして、モータＥＣＵ４０は、衝突発生直後にモータＭＧ１，ＭＧ２の何れにおいても逆起電力が発生してないと判定した場合、あるいは、衝突発生直後にモータＭＧ１，ＭＧ２の少なくとも何れか一方に逆起電力が発生していたが、当該モータＭＧ１および／またはＭＧ２の回転が低下して逆起電力が発生しなくなった場合に、インバータ４１，４２の上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３およびＴ２１〜Ｔ２３の少なくとも何れか一つに上記所定値Ｖ１よりも低いゲート電圧Ｖ２が印加されるようにすると共に、インバータ４１，４２の下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６およびＴ２４〜Ｔ２６のうちのゲート電圧Ｖ２が印加される上アームトランジスタに直列に接続されたものに所定値Ｖ１以上のゲート電圧が印加されるようにして完全にオンする。例えば、図４に示すように、インバータ４１の上アームトランジスタＴ１１にゲート電圧Ｖ２が印加されると共に上アームトランジスタＴ１１に直列に接続された下アームトランジスタＴ１４が完全にオンされたとすると、上アームトランジスタＴ１２は、いわゆる半オン状態となることから、上アームトランジスタＴ１２の抵抗値は完全オン時の抵抗値よりも大きくなると共に当該上アームトランジスタＴ１２を流れる電流の値は完全オン時の電流値よりも小さくなる。そして、上アームトランジスタＴ１１を半オン状態とすると共に下アームトランジスタＴ１４を完全にオンすることで、図４中の破線矢印で示すように、平滑コンデンサ５７からの電流が上アームトランジスタＴ１１および下アームトランジスタＴ１４を流れることになる。従って、半オン状態にある上アームトランジスタＴ１１の抵抗増加により上アームトランジスタＴ１１および下アームトランジスタＴ１４に大電流が流れることを抑制しながら、平滑コンデンサ５７を速やかに放電させることができる。

なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、衝突発生後にモータＭＧ１，ＭＧ２の何れにおいても逆起電力が発生していないと判定された際の平滑コンデンサ５７の電圧ＶＨに応じて半オン状態とされるインバータ４１，４２の上アームトランジスタの数が定められる。すなわち、衝突発生後にモータＭＧ１，ＭＧ２の何れにおいても逆起電力が発生してないと判定された場合には、平滑コンデンサ５７の電圧ＶＨに応じて、例えばインバータ４１の上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３の何れか一つとインバータ４２の上アームトランジスタＴ２１〜Ｔ２３の何れか一つとを半オン状態としたり、インバータ４１または４２の上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３またはＴ２１〜Ｔ２３のすべてを半オン状態としたり、インバータ４１および４２の上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３およびＴ２１〜Ｔ２３のすべてを半オン状態としたりしてもよい。また、衝突発生後にモータＭＧ１，ＭＧ２の何れにおいても逆起電力が発生してないと判定された場合、半オン状態とされた上アームトランジスタに対応した下アームトランジスタをオンすればよいが、半オン状態とされた上アームトランジスタを含むインバータ４１，４２のすべての下アームトランジスタをオンしてもよい。

以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、加速度センサ５８からの車両の加速度の値に基づいてハイブリッドＥＣＵ７０により衝突が発生したと判定された後に、モータＭＧ１，ＭＧ２のうちの逆起電力が発生しているものに接続されたインバータ４１および／または４２の上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３および／またはＴ２１〜Ｔ２３のすべてがオフされると共に下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６および／またはＴ２４〜Ｔ２６のすべてがオンされる。これにより、逆起電力による電流は、各下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６および／またはＴ２４〜Ｔ２６およびダイオードＤ１４〜Ｄ１６および／またはＤ２４〜Ｄ２６を概ね均等に分配されながら流れることになる。従って、下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６，Ｔ２４〜Ｔ２６のうち何れか一つに集中して電流が流れるのを抑制して下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６，Ｔ２４〜Ｔ２６を保護すると共に、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に半波電流が流れないようにしてモータＭＧ１，ＭＧ２の永久磁石に減磁が生じるのを抑制することができる。また、上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３および／またはＴ２１〜Ｔ２３のすべてをオフすると共に下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６および／またはＴ２４〜Ｔ２６のすべてをオンすれば、平滑コンデンサ５７からの放電電流と逆起電力による電流とが同時に流れることによりインバータ４１，４２の上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３，Ｔ２１〜Ｔ２３および下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６，Ｔ２４〜Ｔ２６が過熱状態となるのを抑制することができる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２に逆起電力が発生した場合、当該モータＭＧ１，ＭＧ２にはその回転を止める方向のトルクが発生し、当該トルクによりモータＭＧ１，ＭＧ２の回転がある程度低下した段階で逆起電力が発生しなくなる。また、衝突が発生したと判定されたのに伴ってモータＭＧ１，ＭＧ２のうちの逆起電力が発生しているものに接続されたインバータ４１および／または４２の上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３および／またはＴ２１〜Ｔ２３のすべてがオフされると共に下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６および／またはＴ２４〜Ｔ２６のすべてがオンされた後にモータＭＧ，ＭＧ２に逆起電力が発生していないと判定されるときには、インバータ４１，４２の上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３およびＴ２１〜Ｔ２３の少なくとも何れか一つに所定値Ｖ１よりも低いゲート電圧Ｖ２が印加されると共に、下アームトランジスタＴ１４〜Ｔ１６およびＴ２４〜Ｔ２６のうちのゲート電圧Ｖ２が印加された上アームトランジスタに直列に接続されたものがオンされる。このように、インバータ４１，４２の上アームトランジスタＴ１１〜Ｔ１３およびＴ２１〜Ｔ２３のうち所定値Ｖ１よりも低いゲート電圧Ｖ２が印加された上アームトランジスタの抵抗値は、完全オン時の抵抗値よりも大きくなり、当該上アームトランジスタを流れる電流の値は小さくなる。従って、所定値Ｖ１よりも低いゲート電圧Ｖ２が印加された上アームトランジスタに対応した下アームトランジスタをオンすれば、これらの上アームトランジスタおよび下アームトランジスタに大電流が流れるのを抑制しながら、平滑コンデンサ５７に蓄えられた電荷を速やかに放電させることが可能となる。この結果、本発明の車両では、衝突発生時にインバータ４１，４２やモータＭＧ１，ＭＧ２をより適正に保護しながら平滑コンデンサ５７に蓄えられた電荷を速やかに放電させることが可能となる。

図５は、変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂを示す概略構成図である。なお、重複した説明を避けるため、ハイブリッド自動車２０Ｂの構成のうち上述の実施例のハイブリッド自動車２０の構成と同一の構成については同一の符号を付し、その図示や詳細な説明については省略する。また、説明の簡単のため、図５では減速ギヤ３５やギヤ機構３７等の図示は省略する。同図に示すハイブリッド自動車２０Ｂは、上述のハイブリッド自動車２０の構成に加えて、例えば同期発電電動機として構成されて後輪３９ｃ，３９ｄに連結された後輪側駆動軸３２ｂに動力を入出力するモータＭＧ３と、インバータ４１，４２からみてバッテリ５０に平滑コンデンサ５７を介して並列に接続されると共にモータＭＧ３を駆動するインバータ４７とを備える。インバータ４７は、上述のインバータ４１，４２と同様の構成を有するものである。このように複数のモータＭＧ１−ＭＧ３およびインバータ４１，４２および４７を備えるハイブリッド自動車２０Ｂにおいても、車両に衝突が発生したときには、インバータ４１，４２および４７のゲート電圧を早期に低減すべく、平滑コンデンサ５７に蓄えられた電荷を速やかに放電させなければならない。そのため、変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂにおいて、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０により車両に衝突が生じたと判定されたのに伴ってハイブリッドＥＣＵ７０から衝突発生信号を受信したときに、図６に例示する衝突時放電制御ルーチンを実行する。

衝突時放電制御ルーチンの開始に際して、モータＥＣＵ４０は、まず、全インバータ４１，４２および４７の上アームトランジスタのすべてをオフすると共に全インバータ４１，４２および４７の下アームトランジスタのすべてをオンする（ステップＳ１００）。続いて、図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２およびＭＧ３の各相を流れる相電流の値に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２およびＭＧ３の何れかに逆起電力が発生していないかどうかを判定する（ステップＳ１１０）。そして、モータＥＣＵ４０は、衝突を検知した後にモータＭＧ１，ＭＧ２およびＭＧ３の何れかに逆起電力が発生していると判定した場合には、少なくともモータＭＧ１，ＭＧ２およびＭＧ３のうちの逆起電力が発生しているものに接続されたインバータの上アームトランジスタのすべてをオフとすると共に当該インバータの下アームトランジスタのすべてをオンした状態を継続する。

一方、モータＥＣＵ４０は、衝突を検知した後にモータＭＧ１，ＭＧ２およびＭＧ３の何れにおいても逆起電力が発生してないと判定した場合、あるいは、衝突を検知した後にモータＭＧ１，ＭＧ２およびＭＧ３の何れかに逆起電力が発生していたが、当該モータの回転が低下して逆起電力が発生しなくなった場合に、インバータ４１，４２および４７の少なくとも何れか１つに含まれる上アームトランジスタの少なくとも何れか１つに上記所定値Ｖ１よりも低いゲート電圧Ｖ２が印加されるようにすると共に、ゲート電圧Ｖ２が印加される上アームトランジスタに直列に接続された下アームトランジスタに所定値Ｖ１以上のゲート電圧が印加されるようにして完全にオンする半オン放電制御を実行する（ステップＳ１２０）。これにより、ゲート電圧Ｖ２が印加された上アームトランジスタは、いわゆる半オン状態となることから、当該上アームトランジスタの抵抗値は完全オン時の抵抗値よりも大きくなると共に当該上アームトランジスタを流れる電流の値は完全オン時の電流値よりも小さくなる。そして、対象となる上アームトランジスタを半オン状態とすると共に対象となる下アームトランジスタを完全にオンすることで、平滑コンデンサ５７からの電流が当該上アームトランジスタおよび下アームトランジスタを流れることになる。従って、半オン状態にある上アームトランジスタの抵抗増加により上アームトランジスタおよび下アームトランジスタに大電流が流れることを抑制しながら、平滑コンデンサ５７を速やかに放電させることができる。

モータＥＣＵ４０は、半オン放電制御を開始した後、図示しない電圧センサにより検出される平滑コンデンサ５７の端子間電圧である電圧ＶＨに基づいて平滑コンデンサ５７に蓄えられた電荷の放電が完了したか否かを判定し（ステップＳ１３０）、平滑コンデンサ５７に蓄えられた電荷の放電が完了していないと判定される場合には、上述の半オン放電制御を継続する。そして、平滑コンデンサ５７に蓄えられた電荷の放電が完了したと判定されると、すべてのインバータがシャットダウンされ（ステップＳ１４０）、本ルーチンが終了する。なお、ステップＳ１２０において、半オン状態とされる上アームトランジスタを含むインバータの数や、当該インバータにおいて半オン状態とされる上アームトランジスタの数は、任意に定めることができる。

以上説明したように、変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂでは、加速度センサ５８からの車両の加速度の値に基づいてハイブリッドＥＣＵ７０により衝突が発生したと判定された後に、全インバータ４１，４２および４７の上アームトランジスタのすべてがオフされると共に全インバータ４１，４２および４７の下アームトランジスタのすべてがオンされる。これにより、モータＭＧ１，ＭＧ２およびＭＧ３の何れかに逆起電力が発生している場合には、当該モータで発生した逆起電力による電流のみが当該モータに対応したインバータの各下アームトランジスタおよびダイオードを概ね均等に分配されながら流れることになる。従って、平滑コンデンサ５７からの放電電流と逆起電力による電流とが同時に流れることにより複数のインバータ４１，４２および４７の上アームトランジスタおよび下アームトランジスタが過熱状態となるのを抑制することができる。また、逆起電力による電流が平滑コンデンサ５７側へと流れないようにすることができるため、平滑コンデンサ５７に新たな電荷が蓄積されないようにすることが可能となる。更に、逆起電力による電流の流通経路が形成されることで、逆起電力が発生しているモータの各相に当該電流が流れて当該モータにその回転を止める方向のトルクが作用することから、早期に当該モータの回転を低下させて逆起電力の発生を停止させることが可能となる。そして、ハイブリッド自動車２０Ｂでは、ハイブリッドＥＣＵ７０により衝突が検知されたのに伴って全インバータ４１，４２および４７の上アームトランジスタのすべてがオフされると共に全インバータ４１，４２および４７の下アームトランジスタのすべてがオンされた後に、モータＭＧ１，ＭＧ２およびＭＧ３の何れにも逆起電力が発生していないときには、インバータ４１，４２および４７のうちの少なくとも何れか一つに含まれる上アームトランジスタの少なくとも何れか一つに上記所定値Ｖ１よりも低いゲート電圧Ｖ２が印加されると共にゲート電圧Ｖ２が印加された上アームトランジスタに直列に接続された下アームトランジスタがオンされる。これにより、所定値Ｖ１よりも低いゲート電圧Ｖ２が印加された上アームトランジスタおよび当該上アームトランジスタに直列に接続された下アームトランジスタに大電流が流れるのを抑制しながら、平滑コンデンサ５７に蓄えられた電荷を速やかに放電させることが可能となる。この結果、変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂでは、衝突発生時にインバータ４１，４２および４７や複数のモータＭＧ１，ＭＧ２およびＭＧ３をより適正に保護しながら平滑コンデンサ５７に蓄えられた電荷を速やかに放電させることが可能となる。

なお、ここまで複数のモータＭＧ１，ＭＧ２等を備えるハイブリッド自動車２０，２０Ｂを例にとって本発明を説明したが、本発明が動力を入出力可能な１体の電動機を備えるハイブリッド自動車や、動力を入出力可能な１体あるいは複数の電動機を備える電気自動車に適用され得ることはいうまでもない。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、三相交流電動機と、インバータを介して三相交流電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、インバータと蓄電手段との間の電圧を平滑化する平滑コンデンサと、車両の衝突を検知する衝突検知手段とを備えた車両の製造産業に利用可能である。

２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２４エンジンＥＣＵ、２６クランクシャフト、２８ダンパ、３０プラネタリギヤ、３１サンギヤ、３２リングギヤ、３２ａリングギヤ軸、３２ｂ後輪側駆動軸、３４キャリア、３５減速ギヤ、３７ギヤ機構、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ駆動輪、３９ｃ，３９ｄ後輪、４０モータＥＣＵ、４１，４２，４７インバータ、４３，４４回転位置検出センサ、４５Ｕ，４５Ｖ，４６Ｕ，４６Ｖ電流センサ、５０バッテリ、５２バッテリＥＣＵ、５４電力ライン、５４ａ正極母線、５４ｂ負極母線、５７平滑コンデンサ、５７ａ電圧センサ、５８加速度センサ、７０ハイブリッドＥＣＵ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８８車速センサ、Ｄ１１〜Ｄ２６ダイオード、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３モータ、ＳＭＲシステムメインリレー、Ｔ１１〜Ｔ２６トランジスタ。

Claims

三相交流電動機と、それぞれ入力電圧が高いほど抵抗が小さくなる傾向を有すると共に所定値以上の入力電圧が印加されたときにオンする複数の上アームトランジスタ、それぞれ対応する前記上アームトランジスタに直列に接続される複数の下アームトランジスタおよび該上アームトランジスタおよび該下アームトランジスタのそれぞれに１個ずつ逆方向に並列に接続される複数のダイオードを含むインバータと、該インバータを介して前記三相交流電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記インバータと前記蓄電手段との間の電圧を平滑化する平滑コンデンサと、前記インバータを制御する制御手段と、衝突を検知する衝突検知手段とを備えた車両において、
前記制御手段は、前記衝突検知手段により衝突が検知された後に前記インバータの前記上アームトランジスタのすべてをオフすると共に前記下アームトランジスタのすべてをオンし、その後に前記三相交流電動機に逆起電力が発生していないときには、前記インバータの前記上アームトランジスタの少なくとも何れか１つに前記所定値よりも低い入力電圧を印加すると共に、該所定値よりも低い入力電圧が印加された上アームトランジスタに直列に接続された前記下アームトランジスタをオンすることを特徴とする車両。
前記三相交流電動機および前記インバータを複数備え、
前記制御手段は、前記衝突検知手段により衝突が検知された後に、前記複数のインバータの前記上アームトランジスタのすべてをオフすると共に前記複数のインバータの前記下アームトランジスタのすべてをオンし、その後に前記複数の三相交流電動機の何れにも逆起電力が発生していないときには、前記複数のインバータのうちの少なくとも何れか一つに含まれる前記上アームトランジスタの少なくとも何れか１つに前記所定値よりも低い入力電圧を印加すると共に、該所定値よりも低い入力電圧が印加された上アームトランジスタに直列に接続された前記下アームトランジスタをオンすることを特徴とする請求項１に記載の車両。
三相交流電動機と、それぞれ入力電圧が高いほど抵抗が小さくなる傾向を有すると共に所定値以上の入力電圧が印加されたときにオンする複数の上アームトランジスタ、それぞれ対応する前記上アームトランジスタに直列に接続される複数の下アームトランジスタおよび該上アームトランジスタおよび該下アームトランジスタのそれぞれに１個ずつ逆方向に並列に接続される複数のダイオードを含むインバータと、該インバータを介して前記三相交流電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記インバータと前記蓄電手段との間の電圧を平滑化する平滑コンデンサと、衝突を検知する衝突検知手段とを備えた車両の制御方法において、
（ａ）前記衝突検知手段により衝突が検知された後に前記インバータの前記上アームトランジスタのすべてをオフすると共に前記下アームトランジスタのすべてをオンし、
（ｂ）ステップ（ａ）の後に前記三相交流電動機に逆起電力が発生していないときには、前記インバータの前記上アームトランジスタの少なくとも何れか１つに前記所定値よりも低い入力電圧を印加すると共に、該所定値よりも低い入力電圧が印加された上アームトランジスタに直列に接続された前記下アームトランジスタをオンする、
車両の制御方法。