JP2015214187A - 退避走行時のエンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】故障によってインバータの制御が停止したときに行われる退避走行時に二次電池及びコンデンサをモータの発電電圧から保護しながらチャージを行うことを可能にする退避走行時のエンジン制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】パワーマネジメントマイコン２３は、入出力電流測定装置２０の測定している二次電池６及びコンデンサ１０への入出力電流が０Ａ以下であるかどうかを判定する（ステップＳ６）。もし入出力電流が０Ａ以下であれば、パワーマネジメントマイコン２３は、基準電圧Ｖｃｃと入出力電流とを監視し、エンジン制御マイコン２２にエンジン２の回転数を低下させる指示を送信する（ステップＳ７）。入出力電流が０Ａより大きければ、パワーマネジメントマイコン２３はパワーマネジメントマイコン２３は、エンジン制御マイコン２２へ、エンジン２の回転数を上昇させる指示を送信する（ステップＳ８）。【選択図】図３

Description

この発明は、回転電機の回転軸とエンジンの回転軸とが直接的又は間接的に接続され回転電機とエンジンとが連動する車両の退避走行時のエンジン制御装置に関する。

回転電機であるモータによって走行する電気自動車（ＥＶ車）やモータとガソリンエンジンとの併用によって走行するプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ車）が普及してきている。これらＥＶ車やＰＨＶ車には、直流電源である二次電池が搭載されており、二次電池に蓄えられた電気エネルギーによってモータを駆動することにより車両の走行が行われる。

現在、ＥＶ車やＰＨＶ車等各種車両用のモータとしては、一般的にブラシレス直流モータのような、インバータにより制御されるモータが使用される。こうしたモータが高速回転中に、例えば二次電池の配線が外れたことが原因でインバータの制御が停止することがある。インバータの制御が停止したことで全てのスイッチング素子がオフ状態となった場合、モータの回転により発生した逆起電力による電流が、インバータのスイッチング素子に並列に設けられた還流ダイオードを流れる。また、車両のヘッドライト等の補機類に電力を供給するために二次電池に並列にコンデンサが設けられている。還流ダイオードを流れた逆起電力による電流は、該コンデンサに流れ込むことがある。このとき、コンデンサ電圧はモータの逆起電力の電圧のピークと等しくなる。もしコンデンサ電圧がコンデンサの耐圧を上回ると、コンデンサが破壊されてしまう可能性がある。

特許文献１には、三相のブラシレスモータをインバータによって駆動させる制御装置が記載されている。この制御装置には、スイッチング素子が設けられた保護回路が設けられている。スイッチング素子は、ブラシレスモータの複数のコイルの中性点と制御装置の駆動回路の基準電圧又はグランドとを短絡するためのスイッチング素子として使用される。この制御装置では、モータの回転数が高くなり発電電圧が著しく大きくなった場合に、保護回路に設けられたスイッチング素子をオンにすることで、発電電圧をコンデンサへかけないことが可能である。

特開平１０−３２３０７９号公報（図４）

しかしながら、車両が走行する場合は、エンジンの動力のみで走行する場合であっても車両に設けられた各種補機で電力が消費されるため、補機で消費する必要電力分の二次電池及びコンデンサのチャージが行われる必要がある。特許文献１に記載の駆動回路では、スイッチング素子をオンにするとモータの発電電圧は二次電池及びコンデンサへかからないため、二次電池及びコンデンサのチャージが行われない。そのため、インバータの故障によるインバータの制御停止時に車両を修理するために移動する等の退避走行を行う際に、二次電池及びコンデンサの残電力をチャージできずに使い切ってしまい退避走行できなくなるという問題点があった。

この発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、故障によってインバータの制御が停止したときに行われる退避走行時に二次電池及びコンデンサをモータの発電電圧から保護しながらチャージを行うことを可能にする退避走行時のエンジン制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係る退避走行時のエンジン制御装置は、回転電機の回転軸とエンジンの回転軸とが直接的又は間接的に接続され回転電機とエンジンとが連動する車両の退避走行時のエンジン制御装置であって、二次電池と、二次電池に対して並列に接続されているコンデンサと、二次電池及びコンデンサの入出力電流を測定する入出力電流測定装置と、入力側に二次電池及びコンデンサが接続され、出力側に回転電機が接続され、出力側は少なくとも２つの相を備え、各相にスイッチング素子とスイッチング素子毎に並列に接続された還流ダイオードとを備えるインバータと、コンデンサの端子間電圧があらかじめ設定された過電圧閾値を超えた場合にエンジンの回転数を制限し、その後は二次電池及びコンデンサの入出力電流に応じてエンジンの回転数を制御するエンジン回転数制御手段とを備える。
二次電池の正極から延びる配線であるＤＣプラスラインと、二次電池の負極から延びる配線であるＤＣマイナスラインとを備え、インバータの入力側にＤＣプラスライン及びＤＣマイナスラインが接続され、回転電機の中性点とＤＣプラスライン又はＤＣマイナスラインのいずれか一方との間に接続されている保護回路能動素子と、保護回路能動素子と並列であってカソード端子がＤＣプラスライン側又はアノード端子がＤＣマイナスライン側になるように接続される保護回路還流ダイオードとを有する保護回路スイッチと、回転電機の中性点とＤＣプラスライン又はＤＣマイナスラインのいずれか他方との間に接続され、カソード端子がＤＣプラスライン側又はアノード端子がＤＣマイナスライン側になるように接続されている保護回路ダイオードと、コンデンサの端子間電圧が過電圧閾値を超えた場合に保護回路スイッチをオンにし、その後コンデンサの端子間電圧が過電圧閾値より低い第二の過電圧閾値より低下した場合に保護回路スイッチをオフにする制御を行うスイッチ制御部とを備えてもよい。
二次電池の正極から延びる配線であるＤＣプラスラインと、二次電池の負極から延びる配線であるＤＣマイナスラインと、インバータの入力側にＤＣプラスライン及びＤＣマイナスラインが接続され、回転電機の中性点とＤＣプラスライン又はＤＣマイナスラインのいずれか一方との間に接続されている第１の保護回路スイッチング素子と、第１の保護回路スイッチング素子と並列であってカソード端子がＤＣプラスライン側又はアノード端子がＤＣマイナスライン側になるように接続される第１の保護回路還流ダイオードとを有する第１の保護回路スイッチと、回転電機の中性点とＤＣプラスライン又はＤＣマイナスラインのいずれか他方との間に接続されている第２の保護回路スイッチング素子と、第２の保護回路スイッチング素子と並列であってカソード端子がＤＣプラスライン側又はアノード端子がＤＣマイナスライン側になるように接続される第２の保護回路還流ダイオードとを有する第２の保護回路スイッチと、コンデンサの端子間電圧が閾値電圧を超えた場合に第１の保護回路スイッチ又は第２の保護回路スイッチをオンにし、その後コンデンサの端子間電圧が過電圧閾値より低い第二の過電圧閾値より低下した場合に第１の保護スイッチ又は第２の保護スイッチのうちオンにした方をオフにする制御を行うスイッチ制御部とを備えてもよい。
回転電機の駆動コイルが星形結線であってもよい。
回転電機の駆動コイルがΔ結線であり、駆動コイルは回転電機の巻線に接続された結線切り替えスイッチによって星形結線に切り替えることが可能であり、回転電機の中性点は、回転電機の各相の巻線を星形結線に切り替えた場合の中性点であってもよい。

この発明によれば、コンデンサの端子間電圧があらかじめ設定された過電圧閾値を超えた場合にエンジンの回転数を制限し、その後は二次電池及びコンデンサの入出力電流に応じてエンジンの回転数を制御することで、退避走行時に二次電池及びコンデンサをモータの発電電圧から保護しながらチャージを行うことができる。

この発明の実施の形態１に係る退避走行時のエンジン制御装置を備える車両の概略図である。 この発明の実施の形態１に係る退避走行時のエンジン制御装置の概略図である。 この発明の実施の形態１に係る退避走行時のエンジン制御装置を備える車両の動作のフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る退避走行時のエンジン制御装置の概略図である。 この発明の実施の形態２に係る退避走行時のエンジン制御装置を備える車両の動作のフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係る退避走行時のエンジン制御装置の概略図である。 この発明の実施の形態３に係るΔ結線の回転電機に接続された星形結線の回転電機と等価な回路の開路図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置が設けられた車両を図１に示す。車両１はＰＨＶ車であり、エンジン２と、回転電機であるモータ３と、エンジン２及びモータ３を駆動させるための制御装置４とを備えている。エンジン２とモータ３とは車両１の動力であり、例えばベルト及びプーリ等からなる動力伝達部５によって間接的に接続されている。したがってモータ３は、エンジン２に連れ回って回転する。モータ３は三相のブラシレス直流モータである。エンジン２と制御装置４とは、電気的に接続されている。モータ３と制御装置４とは、電気的に接続されている。さらに車両１は、直流電源である二次電池６と、車両制御部７とを備えている。二次電池６は、制御装置４と車両制御部７と補機類３８とに電気的に接続されており、これらに電力を供給する。補機類３８は例えば、車両１のヘッドライト等である。車両制御部７は、エンジン２と制御装置４と二次電池６と補機類３８とに電気的に接続されており、これらの動作を制御する。

図２に示すように、二次電池６の陽極から延びる配線がＤＣプラスライン８であり、陰極から延び制御装置４のグランドと共通である配線がＤＣマイナスライン９である。ＤＣプラスライン８とＤＣマイナスライン９との間に二次電池６と並列に、補機類３８（図１参照）の駆動電力を一時的に蓄積するためのコンデンサ１０が接続されている。ＤＣプラスライン８とＤＣマイナスライン９との間の電圧が、制御装置４における二次電池６及びコンデンサ１０の端子間電圧と同じであり、ＤＣマイナスライン９はグランドと共通であるため、ＤＣプラスライン８の電圧を制御装置４における基準電圧Ｖｃｃとして表す。コンデンサ１０と補機類３８とは電気的に接続されている。また、ＤＣプラスライン８とＤＣマイナスライン９との間に、３相のインバータであるインバータ１１が設けられている。インバータ１１には、スイッチング素子としてスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗが設けられている。スイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗはＰチャネル形ＭＯＳＦＥＴである。二次電池６及びコンデンサ１０とインバータ１１との間に入出力電流測定装置２０が設けられている。入出力電流測定装置２０は、例えば電流センサ等である。

モータ３は内部に、Ｕ相の駆動コイル１８ｕと、Ｖ相の駆動コイル１８ｖと、Ｗ相の駆動コイル１８ｗとを有している。駆動コイル１８ｕと、駆動コイル１８ｖと、駆動コイル１８ｗとは星形結線であり、中性点１９にそれぞれ接続している。スイッチング素子１２ｕは、ＤＣプラスライン８と駆動コイル１８ｕとの間に接続されている。スイッチング素子１３ｕは、ＤＣマイナスライン９と駆動コイル１８ｕとの間に接続されている。スイッチング素子１２ｖは、ＤＣプラスライン８と駆動コイル１８ｖとの間に接続されている。スイッチング素子１３ｖは、ＤＣマイナスライン９と駆動コイル１８ｖとの間に接続されている。スイッチング素子１２ｗは、ＤＣプラスライン８と駆動コイル１８ｗとの間に接続されている。スイッチング素子１３ｗはＤＣマイナスライン９と駆動コイル１８ｗとの間に接続されている。スイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗのゲートは、図示しないゲートドライバ回路に接続されており、図示しないゲートドライバ回路は車両制御部７（図１参照）に接続されている。スイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗには、スイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗと並列に且つＤＣプラスライン８側にカソード端子が接続されるように還流ダイオード１４ｕ，１４ｖ，１４ｗが設けられている。スイッチング素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗには、スイッチング素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗと並列に且つＤＣプラスライン８側にカソード端子が接続されるように還流ダイオード１５ｕ，１５ｖ，１５ｗが設けられている。実施の形態１では能動素子１２ｕ〜１２ｗ，１３ｕ〜１３ｗはＭＯＳＦＥＴであるので、それぞれの寄生ダイオードを還流ダイオードとしてもよい。

基準電圧Ｖｃｃの測定と、インバータ１１の制御と、モータ３のトルク及び電力の指示とを行うために、インバータ１１にモータ駆動マイコン２１が設けられている。エンジン２（図１参照）のトルクと回転数とを制御するために、車両制御部７の内部にエンジン制御マイコン２２が設けられている。また、車両制御部７の内部に、車両１（図１参照）の電動システムを管理するパワーマネジメントマイコン２３が設けられている。エンジン制御マイコン２２は、エンジン２とパワーマネジメントマイコン２３とに電気的に接続されている。パワーマネジメントマイコン２３は、入出力電流測定装置２０とモータ駆動マイコン２１とに電気的に接続されている。

次に、この発明の実施の形態１に係る回転電機の制御装置の動作を説明する。
図１に示すように、モータ３の動力によって車両１が走行する場合は、車両制御部７が制御装置４を制御する。具体的には、図２に示すように、パワーマネジメントマイコン２３が、モータ３のトルク及び消費電力の指示をモータ駆動マイコン２１に送信する。モータ駆動マイコン２１は、受信したモータ３のトルク及び消費電力の指示に基づいて、制御装置４に設けられているインバータ１１のスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗのゲートをスイッチング制御することで、インバータ１１から出力される交流電力によりモータ３が回転する。このとき、モータ駆動マイコン２１は、基準電圧Ｖｃｃを測定して監視し続けている。さらに、モータ駆動マイコン２１は、モータ３のトルクや消費電力等の情報を得ている。そして、モータ駆動マイコン２１は、パワーマネジメントマイコン２３へ、基準電圧Ｖｃｃ、モータ３のトルク、消費電力等の情報を送信している。また、入出力電流測定装置２０は、二次電池６及びコンデンサ１０に入出力する電流の値を測定してパワーマネジメントマイコン２３へ送信している。ここで、入出力電流は、二次電池６及びコンデンサ１０からの出力方向を正の値とし、入力方向を負の値とする。エンジン制御マイコン２２は、パワーマネジメントマイコン２３から送信されたエンジン２のトルク及び回転数の指示に基づいてエンジン２を制御する。エンジン制御マイコン２２は、エンジン２のトルクや回転数等の情報を取得してパワーマネジメントマイコン２３へ送信している。

車両１（図１参照）の通常走行中に、インバータ―１１の故障等によってインバータ１１の制御が停止して全てのスイッチング素子がオフ状態となった場合、モータ３の回転によりモータ３の各相に逆起電力が発生する。これにより、モータ３からの電流が還流ダイオード１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを通ってＤＣプラスライン８へ流れ込む。このときコンデンサ１０の静電容量に余裕があれば、コンデンサ１０に電荷がチャージされていく。モータ３の回転が速すぎて、モータ３に発生する逆起電力が過大な場合は、ＤＣプラスライン８では基準電圧Ｖｃｃが上昇して過電圧状態となる。過電圧状態になった場合は、パワーマネジメントマイコン２３は、車両１の通常走行の制御に代わって、不具合発生時の一時的な走行であり、例えば修理施設までの車両１の移動を目的とする退避走行の制御を開始する。

次に、退避走行時のエンジン制御装置の動作を図３のフローチャートを用いて説明する。
車両１の走行開始（ステップＳ１）後、モータ駆動マイコン２１は基準電圧Ｖｃｃが過電圧状態となり、モータ駆動マイコン２１にあらかじめ設定されている閾値電圧（過電圧閾値）ＶＬｉｍを超えているかどうかを判定する（ステップＳ２）。基準電圧ＶｃｃがＶＬｉｍ以下であれば、車両１は通常走行を継続する。基準電圧Ｖｃｃが閾値電圧ＶＬｉｍを超えたことを測定したモータ駆動マイコン２１は、基準電圧Ｖｃｃが過電圧異常であると判断する。基準電圧Ｖｃｃが過電圧異常であると判断された場合は、モータ駆動マイコン２１はパワーマネジメントマイコン２３に、基準電圧Ｖｃｃ過電圧異常検知信号を送信する（ステップＳ３）。基準電圧Ｖｃｃ過電圧異常検知信号を受信したパワーマネジメントマイコン２３は、車両１に退避走行を開始させるために、エンジン制御マイコン２２にエンジン２の回転数制限指示を送信する（ステップＳ４）。モータ３の逆起電力による発電電力はモータ３の回転数に依存し、モータ３の回転数が高いほど発電電力は大きくなる。逆に、モータ３の回転数が低いほど発電電力は小さくなり、やがて発電電力は０となる。そして、モータ３の回転数は連れ回って回転しているエンジン２の回転数に依存している。ステップＳ４におけるエンジン２の回転数制限指示は、エンジン２に連れ回って回転しているモータ３の回転数が低下してモータ３の逆起電力による発電電力が低下して、入出力電流測定装置２０の測定している二次電池６及びコンデンサ１０への入出力電流が０Ａよりも大きくして二次電池６及びコンデンサ１０へのチャージが行われなくなるように、入出力電流の値を監視しつつ制限指示するエンジン２の回転数を決定する。エンジン制御マイコン２２は、受信したエンジン２の回転数制限指示に基づいて、エンジン２の回転数を制限する（ステップＳ５）。したがって、エンジン制御マイコン２２は、エンジン２のエンジン回転数制御手段を構成する。

すなわち、エンジン２の回転数を制限することで、連れ回っているモータ３の回転数も制限されるのでモータ３における逆起電力による発電量が少なくなる。また、補機３８により電力が消費される。よって二次電池６及びコンデンサ１０への入出力電流が出力側になり、入出力電流が０Ａより大きくなる。二次電池６及びコンデンサ１０から放電され、補機類３８を稼働させるために電力が消費されるので基準電圧Ｖｃｃが低下する。

その後、パワーマネジメントマイコン２３は、入出力電流測定装置２０によって測定されている二次電池６及びコンデンサ１０への入出力電流が０Ａ以下であるかどうかを判定する（ステップＳ６）。もし入出力電流が０Ａ以下であれば、補機３８による電力消費より発電量が上回って、二次電池６及びコンデンサ１０に電流が入力されている状態であり、つまりは二次電池６及びコンデンサ１０がチャージされていることになる。したがって、基準電圧Ｖｃｃが再度過電圧状態となることを防止するため、パワーマネジメントマイコン２３は、基準電圧Ｖｃｃと入出力電流とを監視し、適切なエンジン２の回転数の低下量を算出した後、エンジン制御マイコン２２にエンジン２の回転数を低下させる指示を送信する（ステップＳ７）。エンジン２の回転数を低下させる指示を受信したエンジン制御マイコン２２は、エンジン２の回転数を低下させる。エンジン２の回転数が低下することにより、エンジン２に連れ回って回転しているモータ３の回転数も低下する。したがって、モータ３の発電する電力も低下し、基準電圧Ｖｃｃが低下していくので、基準電圧Ｖｃｃが閾値電圧ＶＬｉｍを超える過電圧状態ではなくなる。

一方、ステップＳ６において、二次電池６及びコンデンサ１０への入出力電流が０Ａより大きければ、補機３８による電力消費が発電量を上回って、二次電池６及びコンデンサ１０から電流が出力されている状態であり、つまりは二次電池６及びコンデンサ１０から放電されていることになる。二次電池６及びコンデンサ１０から放電されている状態が続くと、二次電池６の電池残容量が車両１の走行に必要な二次電池６の電池残容量を下回ってしまう。これに対処するために、パワーマネジメントマイコン２３は、基準電圧Ｖｃｃと入出力電流とを監視し、適切なエンジン２の回転数の上昇量を算出した後、エンジン制御マイコン２２へ、エンジン２の回転数の上昇の指示を送信する（ステップＳ８）。エンジン２の回転数を上昇させる指示を受信したエンジン制御マイコン２２は、エンジン２の回転数を上昇させる。エンジン２の回転数が上昇することにより、エンジン２に連れ回って回転しているモータ３の回転数も上昇する。したがって、モータ３の発電する電力も上昇するため、基準電圧Ｖｃｃが上昇していき、二次電池６及びコンデンサ１０にチャージが行われる。以降は、ステップＳ６以降を繰り返す。そして二次電池６及びコンデンサ１０への入出力電流が０Ａより大きいか０Ａ以下かによってステップＳ７とステップＳ８とのどちらかが実施されることで、基準電圧Ｖｃｃの値を適切に保ちながら、二次電池６及びコンデンサ１０にチャージをする。

このように、コンデンサ１０の端子間電圧があらかじめ設定された過電圧閾値を超えた場合にエンジン２の回転数を制限し、その後は二次電池６及びコンデンサ１０の入出力電流に応じてエンジン２の回転数を制御することで、退避走行時に二次電池６及びコンデンサ１０をモータ３の発電電圧から保護しながらチャージを行うことができる。

実施の形態１では、モータ３の駆動コイル１８ｕ、１８ｖ、１８ｗは星形結線であったが、Δ結線であってもよい。

実施の形態２
次に、この発明の実施の形態２に係るエンジン制御装置を説明する。尚、以下の実施の形態において、図１〜図３の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係るエンジン制御装置は、実施の形態１に対して、保護回路を追加したものである。

図４に示すように、制御装置４’のＤＣマイナスライン９と中性点１９との間に、中性点１９側にカソード端子が接続されるように保護回路ダイオード２７が設けられている。また、ＤＣプラスライン８と中性点１９との間に、Ｐチャネル形ＭＯＳＦＥＴである保護回路スイッチング素子２５が設けられている。さらに、保護回路スイッチング素子２５と並列に且つＤＣプラスライン８側にカソード端子が接続されるように、保護回路還流ダイオード２６が設けられている。この保護回路還流ダイオード２６も寄生ダイオードを用いてもよい。保護回路スイッチング素子２５と、保護回路還流ダイオード２６とは、保護回路スイッチ２４を構成している。保護回路ダイオード２７と、保護回路スイッチ２４とは、制御装置４’の保護回路を構成している。保護回路スイッチング素子２５のゲート端子に、保護回路スイッチ２４のスイッチ制御部であるパワーマネジメントマイコン２３が接続されている。その他の構成は実施の形態１と同じである。

次に、この発明の実施の形態２に係るエンジン制御装置の動作を説明する。
車両１の通常走行時は、保護回路スイッチング素子２５はオフであり、保護回路スイッチ２４もオフである。したがって、車両１の通常走行の動作は、実施の形態１と同じである。

次に、退避走行時の動作を図５のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１〜ステップＳ３までの動作は、実施の形態１と同じである。基準電圧Ｖｃｃ過電圧異常検知信号を受信したパワーマネジメントマイコン２３は、保護回路スイッチング素子２５のゲート端子をオンにする。つまりは保護回路スイッチ２４をオンにする（ステップＳ９）。

図４に示すように、保護回路スイッチ２４がオンの場合は、モータ３にて発生した逆起電力により、モータ３からの電流が還流ダイオード１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを順次通ってＤＣプラスライン８へ流れ、ＤＣプラスライン８から保護回路スイッチ２４を順次通ってモータ３の中性点１９へ流れる。モータ３で発生した電流が保護回路スイッチ２４を通ってモータ３へ帰還しているため、ＤＣプラスライン８から二次電池６及びコンデンサ１０へ電流が流れこまず、二次電池６及びコンデンサ１０へのチャージは起こらない。また、モータ３の駆動コイル１８ｕ、１８ｖ、１８ｗを電流が流れることで基準電圧Ｖｃｃが低下する。さらに、車両１の走行に伴い二次電池６とコンデンサ１０とにチャージされた電力が補機類３８で消費されるため、時間経過とともに二次電池６とコンデンサ１０が放電する。

図５に示すように、ステップＳ９と同時に、パワーマネジメントマイコン２３は、入出力電流の値を監視しつつ制限指示すべきエンジン２の回転数を決定して、エンジン制御マイコン２２にエンジン２の回転数制限指示を送信する（ステップＳ４）。このとき、制限されるエンジン２の回転数は、パワーマネジメントマイコン２３での算出において、保護回路スイッチ２４をオンにしたことによる基準電圧Ｖｃｃの低下分が加味されるので、実施の形態１に比べて大きくなる。エンジン制御マイコン２２は、受信したエンジン２の回転数制限指示に基づいて、エンジン２の回転数を制限する（ステップＳ５）。ステップＳ５でのエンジン２の回転数の制限は実施の形態１に比べて緩やかなので、退避走行時に車両１の使用者が車両１を退避走行させる場合の運転の自由度が高くなる。

保護回路スイッチ２４のオン状態と、エンジン２の回転数の制限が継続されると、基準電圧Ｖｃｃが徐々に低下する。モータ駆動マイコン２１は、基準電圧Ｖｃｃが、閾値電圧Ｖｌｉｍより低い値である第二の閾値電圧（第二の過電圧閾値）ＶＬｉｍ２より低下したか否かを判定する（ステップＳ１０）。基準電圧Ｖｃｃが第２の閾値電圧Ｖｌｉｍ２以上であれば、保護スイッチ２４のオン状態とエンジン２の回転数の制限とを継続する。基準電圧Ｖｃｃが閾値電圧ＶＬｉｍ２より低下した場合、パワーマネジメントマイコン２３が保護回路スイッチ２４をオフにする（ステップＳ１１）。

パワーマネジメントマイコン２３は、実施の形態１と同じように、入出力電流測定装置２０によって測定されている二次電池６及びコンデンサ１０への入出力電流が０Ａ以下であるかどうかを判定する（ステップＳ６）。もし入出力電流が０Ａ以下であれば、実施の形態１と同じように、基準電圧Ｖｃｃが再度過電圧状態となることを防止するため、パワーマネジメントマイコン２３は、基準電圧Ｖｃｃと入出力電流とを監視し、エンジン２の回転数の適切な低下量を算出した後、エンジン制御マイコン２２にエンジン２の回転数を低下させる指示を送信する（ステップＳ７）。エンジン２の回転数が低下することにより、実施の形態１と同じく基準電圧Ｖｃｃが低下していく。

一方、ステップＳ６にて入出力電流が０Ａより大きければ、実施の形態１と同じように、パワーマネジメントマイコン２３は、基準電圧Ｖｃｃと入出力電流とを監視し、適切なエンジン２の回転数の上昇量を算出した後、エンジン制御マイコン２２へ、エンジン２の回転数上昇の指示を送信する（ステップＳ８）。エンジン２の回転数が上昇することにより、連れ回って回転しているモータ３の回転数も上昇する。したがって、モータ３の発電する電力も上昇するため、基準電圧Ｖｃｃが上昇していき二次電池６及びコンデンサ１０にチャージが行われる。以降は、ステップＳ６以降を繰り返す。こうして実施の形態１と同じように、二次電池６及びコンデンサ１０への入出力電流によってステップＳ７とステップＳ８とのどちらかが実施されることで、基準電圧Ｖｃｃの値を適切に保ちながら、二次電池６及びコンデンサ１０にチャージをすることが可能である。

このように、保護回路スイッチ２４と保護回路ダイオード２７とを設け、基準電圧Ｖｃｃの過電圧を検出した時にパワーマネジメントマイコン２３が保護回路スイッチ２４をオンにすることで、実施の形態１の場合と比較して退避走行時のエンジン２の回転数の制限指示が緩やかになるため、退避走行時のエンジン２の回転数の自由度が高くなり、基準電圧Ｖｃｃの過電圧状態が発生した後にユーザが車両１を退避走行させる場合の操作の自由度が高くなる。

実施の形態３
次に、この発明の実施の形態３に係るエンジン制御装置を説明する。
この発明の実施の形態３に係るエンジン制御装置は、実施の形態２に対して、モータ３の結線を星形結線からΔ結線に変更したものである。

図６に示すように、モータ２８は、Δ結線の三相のブラシレス直流モータであり、駆動コイル２９ｕ，２９ｖ，２９ｗ，３０ｕ，３０ｖ，３０ｗが設けられている。駆動コイル２９ｕ，３０ｕがインバータ１１のＵ相の出力とＶ相の出力との間に接続されてモータ２８のＵ相の結線を構成している。同じく駆動コイル２９ｖ，３０ｖがインバータ１１のＶ相の出力とＷ相の出力との間に接続されてモータ２８のＶ相の結線を構成している。さらに駆動コイル２９ｗ，３０ｗがインバータ１１のＷ相の出力とＵ相の出力との間に接続されてモータ２８のＷ相の結線を構成している。そして駆動コイル２９ｕ，３０ｕと、駆動コイル２９ｖ，３０ｖと、駆動コイル２９ｗ，３０ｗとはΔ結線されている。制御装置４”には、駆動コイル２９ｕと駆動コイル３０ｕとが接続されている点から駆動コイル２９ｗと駆動コイル３０ｗとが接続されている点までの間に、結線切り替えスイッチ能動素子３１が設けられている。同様に、駆動コイル２９ｖと駆動コイル３０ｖとが接続されている点から駆動コイル２９ｗと駆動コイル３０ｗとが接続されている点までの間に、結線切り替えスイッチ能動素子３２が設けられている。結線切り替えスイッチ能動素子３１，３２はＰチャネル形ＭＯＳＦＥＴである。結線切り替えスイッチ能動素子３１，３２と並列に、結線切り替えスイッチ還流ダイオード３３，３４が、駆動コイル３０ｗと接続する点をカソード側にして設けられている。この還流ダイオード３３，３４も寄生ダイオードを用いてもよい。結線切り替えスイッチ能動素子３１と結線切り替えスイッチ還流ダイオード３３とで、結線切り替えスイッチ３５を構成している。結線切り替えスイッチ能動素子３２と結線切り替えスイッチ還流ダイオード３４とで、結線切り替えスイッチ３６を構成している。ＤＣプラスライン８から駆動コイル２９ｗと駆動コイル３０ｗとが接続されている点までの間に、保護回路スイッチ２４が設けられている。パワーマネジメントマイコン２３が、結線切り替えスイッチ能動素子３１，３２のゲートに接続されている。

ＤＣマイナスライン９と駆動コイル２９ｗと駆動コイル３０ｗとが接続されている点との間に、ＤＣマイナスライン９側にアノード端子が接続されるように保護回路ダイオード２７が設けられている。その他の構成は実施の形態２と同じである。

次に、この発明の実施の形態３に係るエンジン制御装置の動作を説明する。
図６に示すように、モータ２８の動力によって車両１が走行する場合は、車両制御部７が制御装置４”を制御する。具体的には、実施の形態１と同様に、制御装置４”に設けられたインバータ１１から出力される交流電力によりモータ２８が回転する。この時、パワーマネジメントマイコン２３からの出力はない状態、つまり電圧出力Ｌｏｗの状態のため、保護回路スイッチング素子２５と結線切り替えスイッチ能動素子３１，３２とはオフの状態である。

実施の形態２と同様に、車両１の通常走行中に、インバータ１１の故障によってインバータ１１の制御が停止して全てのスイッチング素子がオフ状態となった場合、モータ２８の回転によりモータ２８の各相に逆起電力が発生する。これにより、モータ２８からの電流が還流ダイオード１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを通ってＤＣプラスライン８へ流れ込む。モータ２８の回転が速すぎて、モータ２８に発生する逆起電力が過大な場合は、ＤＣプラスライン８では基準電圧Ｖｃｃが上昇して過電圧状態となる。

モータ駆動マイコン２１は、基準電圧Ｖｃｃが過電圧異常であることを検知し、パワーマネジメントマイコン２３に、基準電圧Ｖｃｃ過電圧異常検知信号を送信し、パワーマネジメントマイコン２３は基準電圧Ｖｃｃ過電圧異常検知信号を受信する（図５のステップＳ１〜Ｓ２）までは実施の形態２と同じである。

パワーマネジメントマイコン２３は、結線切り替えスイッチ能動素子３１，３２とのゲート端子をオンにする。つまりは結線切り替えスイッチ３５，３６をオンにする。すると、モータ２８と保護回路スイッチング素子１７と保護回路還流ダイオード２６との結線は、オン状態の結線切り替えスイッチ能動素子３１，３２とそれらに並列な結線切り替えスイッチ還流ダイオード３３，３４とを省略して記載すると、図７に示すような結線と等価になる。したがって、結線切り替えスイッチ能動素子３１，３２がオンに切り替わった時のモータ２８は、駆動コイル２９ｕに対して駆動コイル３０ｗと、駆動コイル３０ｕに対して駆動コイル２９ｖと、駆動コイル３０ｖに対して駆動コイル２９ｗとがそれぞれ組となって並列に結線されるようになる。そして各並列に結線された駆動コイルのそれぞれの組は、中性点３７に星形結線されるようになる。つまり、結線切り替えスイッチ３５，３６をオンにすることにより、駆動コイルをΔ結線から星形結線に切り替えることが可能である。さらに、中性点３７からＤＣプラスライン８までの間に保護回路スイッチ２４が設けられている。中性点３７からＤＣプラスライン８までの間に保護回路スイッチ２４が設けられている構成は実施の形態２と同じ構成であるため、これ以降は、図５のステップＳ３以降と同じく、実施の形態２のように保護回路スイッチング素子２５をパワーマネジメントマイコン２３によってオン、オフすることで、実施の形態２と同じ効果を得ることができる。

実施の形態２及び３では、ＤＣプラスライン８側に保護回路スイッチ２４が設けられ、ＤＣマイナスライン９側に保護回路ダイオード２７が設けられていたが、これとは逆に、ＤＣプラスライン８側に保護回路ダイオード２７を、コンデンサ１０が接続されている側にカソード端子が接続するように設け、ＤＣマイナスライン９側に保護回路スイッチ２４を、ＤＣマイナスライン９と保護回路還流ダイオード２６のアノード側端子とを接続するように設けてもよい。この場合、保護回路スイッチング素子２５がオンになった時は、電流は、モータ３又は２８から保護回路スイッチング素子２５を通ってＤＣマイナスライン９へ流れ、還流ダイオード１５ｕ、１５ｖ、１５ｗを経由してモータ３又は２８へ戻る。

実施の形態２及び３では、ＤＣマイナスライン９側に保護回路ダイオード２７が設けられていたが、保護回路ダイオード２７を設けず、ＤＣプラスライン８側にスイッチング素子２５（第１の保護回路スイッチング素子）と保護回路還流ダイオード２６（第１の保護回路還流ダイオード）とを備える保護回路スイッチ２４（第１の保護回路スイッチ）を設け、ＤＣマイナスライン９側に保護回路スイッチング素子２５（第２の保護回路スイッチング素子）と保護回路還流ダイオード２６（第２の保護回路還流ダイオード）とを備える保護回路スイッチ２４（第２の保護回路スイッチ）を設けてもよい。この場合は、パワーマネジメントマイコン２３にて、ＤＣプラスライン８側に設けた保護回路スイッチング素子２５をスイッチングするかＤＣマイナスライン９側に設けた保護回路スイッチング素子２５をスイッチングするかを切り替えることが可能である。ＤＣプラスライン８側に設けた保護回路スイッチング素子２５をスイッチングする場合は、ＤＣマイナスライン９側に設けた保護回路スイッチング素子２５をオフの状態に保っておくことで、実施の形態２及び３と同じ動作となる。ＤＣマイナスライン９側に設けた保護回路スイッチング素子２５をスイッチングする場合は、ＤＣプラスライン８側に設けた保護回路スイッチング素子２５をオフの状態に保っておくことで、実施の形態２及び３と同じ動作となる。

実施の形態１〜３では、インバータ１１のスイッチング素子１２ｕ、１２ｖ，１２ｗ及び１３ｕ，１３ｖ，１３ｗはそれぞれＰチャネル形ＭＯＳＦＥＴであったが、Ｎチャネル形ＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタなど他の種類のスイッチング素子を用いてもよい。

実施の形態１〜３では、保護回路スイッチ２４の保護回路スイッチング素子２５はＰチャネル形ＭＯＳＦＥＴであり、実施の形態３では結線切り替えスイッチ３５，３６の結線切り替えスイッチ能動素子３１，３２はそれぞれ、Ｐチャネル形ＭＯＳＦＥＴであるが、スイッチとして使用できる素子や部品であれば他の種類の素子や部品であってもよい。例えば、保護回路スイッチング素子１７や結線切り替えスイッチ能動素子３１，３２に、ＩＧＢＴを用いてもよいし、リレー等の機械的スイッチを用いてもよい。すなわち、この場合における能動素子とは、入力側への入力電流の入力によりスイッチとして導通状態になることで、出力側より出力電流を出力する素子のことを言う。

実施の形態１〜３では、モータ３，２８は三相のブラシレス直流モータであったが、インバータで制御されるモータであれば他の種類の三相モータであってもよい。また、インバータで制御される少なくとも２相以上の電流を使用するモータであってもよい。この場合、モータの相の数に応じてインバータの相の数も変更する。

実施の形態１〜３では、モータ駆動マイコン２１とエンジン制御マイコン２２とパワーマネジメントマイコン２３とによって、基準電圧Ｖｃｃの過電圧異常検知とエンジン２の回転数制御とを実施していたが、この一連の制御を、モータ駆動マイコン２１とエンジン制御マイコン２２とパワーマネジメントマイコン２３との機能を統合した一つの制御部によって行ってもよい。また、この一連の制御を、マイコンではなく、同様の制御が可能な制御回路により制御してもよい。

実施の形態１〜３では、エンジン２とモータ３，２８は、ベルト及びプーリからなる動力伝達部５によって接続されていたが、他の公知の構成により、エンジン２の回転軸とモータ３の回転軸とを間接的に接続する方法であってもよい。また、エンジン２の回転軸とモータ３の回転軸とを共有させて直接的に接続してもよい。いずれにしても、モータ３，２８がエンジン２に連れ回って回転する構成であればよい。

１ 車両、２ エンジン、３，２８ モータ（回転電機）、４，４’，４” 制御装置（エンジン制御装置）、６ 二次電池、８ ＤＣプラスライン、９ ＤＣマイナスライン、１０ コンデンサ、１１ インバータ、１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ スイッチング素子、１４ｕ，１４ｖ，１４ｗ，１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ 還流ダイオード、１８ｖ，１８ｗ，１９ｕ，２９ｕ，２９ｖ，２９ｗ，３０ｕ，３０ｖ，３０ｗ 駆動コイル、１９ 中性点、２０ 入出力電流測定装置、２２ エンジン制御マイコン（エンジン回転数制御手段）、２３ パワーマネジメントマイコン（スイッチ制御部）、２４ 保護回路スイッチ、２５ 保護回路スイッチング素子（保護回路能動素子）、２６ 保護回路還流ダイオード、２７ 保護回路ダイオード、３５，３６ 結線切り替えスイッチ。

Claims (5)

1. 回転電機の回転軸とエンジンの回転軸とが直接的又は間接的に接続され前記回転電機と前記エンジンとが連動する車両の退避走行時のエンジン制御装置であって、
   二次電池と、
   前記二次電池に対して並列に接続されているコンデンサと、
   前記二次電池及び前記コンデンサの入出力電流を測定する入出力電流測定装置と、
   入力側に前記二次電池及び前記コンデンサが接続され、出力側に前記回転電機が接続され、出力側は少なくとも２つの相を備え、前記各相にスイッチング素子と前記スイッチング素子毎に並列に接続された還流ダイオードとを備えるインバータと、
   前記コンデンサの端子間電圧があらかじめ設定された過電圧閾値を超えた場合に前記エンジンの回転数を制限し、その後は前記二次電池及びコンデンサの入出力電流に応じて前記エンジンの回転数を制御するエンジン回転数制御手段と
   を備える、退避走行時のエンジン制御装置。
2. 前記二次電池の正極から延びる配線であるＤＣプラスラインと、
   前記二次電池の負極から延びる配線であるＤＣマイナスラインと
   を備え、
   前記インバータの入力側に前記ＤＣプラスライン及び前記ＤＣマイナスラインが接続され、
   前記回転電機の中性点と前記ＤＣプラスライン又は前記ＤＣマイナスラインのいずれか一方との間に接続されている保護回路能動素子と、前記保護回路能動素子と並列であってカソード端子が前記ＤＣプラスライン側又はアノード端子が前記ＤＣマイナスライン側になるように接続される保護回路還流ダイオードとを有する保護回路スイッチと、
   前記回転電機の中性点と前記ＤＣプラスライン又は前記ＤＣマイナスラインのいずれか他方との間に接続され、カソード端子が前記ＤＣプラスライン側又はアノード端子が前記ＤＣマイナスライン側になるように接続されている保護回路ダイオードと、
   前記コンデンサの端子間電圧が前記過電圧閾値を超えた場合に前記保護回路スイッチをオンにし、その後前記コンデンサの端子間電圧が前記過電圧閾値より低い第二の過電圧閾値より低下した場合に前記保護回路スイッチをオフにする制御を行うスイッチ制御部と
   を備える、請求項１に記載の退避走行時のエンジン制御装置。
3. 前記二次電池の正極から延びる配線であるＤＣプラスラインと、
   前記二次電池の負極から延びる配線であるＤＣマイナスラインと、
   前記インバータの入力側に前記ＤＣプラスライン及び前記ＤＣマイナスラインが接続され、
   前記回転電機の中性点と前記ＤＣプラスライン又は前記ＤＣマイナスラインのいずれか一方との間に接続されている第１の保護回路スイッチング素子と、前記第１の保護回路スイッチング素子と並列であってカソード端子が前記ＤＣプラスライン側又はアノード端子が前記ＤＣマイナスライン側になるように接続される第１の保護回路還流ダイオードとを有する第１の保護回路スイッチと、
   前記回転電機の中性点と前記ＤＣプラスライン又は前記ＤＣマイナスラインのいずれか他方との間に接続されている第２の保護回路スイッチング素子と、前記第２の保護回路スイッチング素子と並列であってカソード端子が前記ＤＣプラスライン側又はアノード端子が前記ＤＣマイナスライン側になるように接続される第２の保護回路還流ダイオードとを有する第２の保護回路スイッチと、
   前記コンデンサの端子間電圧が前記閾値電圧を超えた場合に前記第１の保護回路スイッチ又は前記第２の保護回路スイッチをオンにし、その後前記コンデンサの端子間電圧が前記過電圧閾値より低い第二の過電圧閾値より低下した場合に前記第１の保護スイッチ又は前記第２の保護スイッチのうちオンにした方をオフにする制御を行うスイッチ制御部と
   を備える、請求項１に記載の退避走行時のエンジン制御装置。
4. 前記回転電機の駆動コイルが星形結線である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の退避走行時のエンジン制御装置。
5. 前記回転電機の駆動コイルがΔ結線であり、前記駆動コイルは前記回転電機の巻線に接続された結線切り替えスイッチによって星形結線に切り替えることが可能であり、
   前記回転電機の中性点は、前記回転電機の各相の巻線を星形結線に切り替えた場合の中性点である、請求項２又は３に記載の退避走行時のエンジン制御装置。

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