JP5633652B2 - 電動機駆動システム - Google Patents

Description

この発明は、電動機駆動システムに関し、より特定的には、作業者の操作に応じて搭載する蓄電装置の出力を遮断するインターロック機構を搭載した電動機駆動システムに関する。

従来の車両においては、車両に搭載された高電圧機器の保守および点検を行なう際の安全性の確保のために、高電圧機器への電力供給を遮断するためのインターロック機構を備えた構成が提案されている。

たとえば特開２００９−９０６８５号公報（特許文献１）には、開閉自在のフードが取り付けられた収容室内に燃料電池ユニットが収容された産業車両に装備されるフードインターロック装置であって、燃料電池ユニットから電力を供給するための電力供給ライン上に配設された開閉接点と、フードの開閉を検知するための開閉検知手段と、フードが開かれたことが開閉検知手段により検知されると、開閉接点を開いて燃料電池ユニットからの電力の供給を遮断するコントローラとを備えた構成が開示される。

燃料電池の作動時には、燃料電池ユニットおよび燃料電池ユニットから電力供給される部品等が高電圧になるおそれがある。特許文献１によれば、燃料電池の作動時にフードを開いたときには、燃料電池ユニットからの電力供給を遮断することにより、高電圧部分への接触を防止することができる。

特開２００９−９０６８５号公報 特開２００８−１９８３５８号公報 特開２００４−１１２９０２号公報 特開平６−９８４０３号公報 特開２００９−５４３２９号公報

ここで、電動機を駆動源とする車両においては、車両に搭載された蓄電装置からの電力を電動機を駆動するための電力に変換するために、ＰＣＵ（Power Control Unit）を搭載している。このＰＣＵは、高電圧機器であるインバータおよびコンバータ等が収納箱に収納されたユニットである。通常、収納箱は保守用リッドで覆われており、ＰＣＵの保守および点検に際して保守用リッドを開いたときには、インバータおよびコンバータのゲートを遮断して強制的に非駆動の状態とした後に、蓄電装置からＰＣＵへの電力の供給を遮断する。

インバータ等を遮断した際に電動機が高回転状態である場合には、電動機で誘起される逆起電圧が高くなることによって、インバータを構成する電力用半導体スイッチング素子に耐圧を超えた電圧が印加されて損傷を招く可能性がある。そのため、スイッチング素子の損傷を防止するために、インバータを緊急的に遮断させる遮断機能が作動する。しかしながら、この遮断機能が作動すると、インバータの動作停止が余儀なくされるため、平滑コンデンサに蓄えられている残留電荷を電動機によって短時間で放電できなくなってしまう。

それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＰＣＵに対する作業者の安全性を十分に確保した電動機駆動システムを提供することである。

この発明のある局面に従えば、電動機駆動システムは、再充電可能な蓄電装置と、蓄電装置から供給される電力を用いて電動機を駆動するように構成されたパワー制御ユニットと、蓄電装置とパワー制御ユニットとを結ぶ電力線に介挿された開閉装置と、蓄電装置の出力を遮断するための遮断装置が操作可能な状態となったことに応答して作動することにより、開閉装置を開放するように構成された第１のインターロック機構と、パワー制御ユニットを収納するケースが開放可能な状態となったことに応答して作動することにより、開閉装置を開放するように構成された第２のインターロック機構と、パワー制御ユニットおよび第１および第２のインターロック機構を制御する制御装置とを備える。パワー制御ユニットは、蓄電装置から供給される電力を、電動機を駆動するための電力に変換するためのインバータと、インバータの蓄電装置側の端子に接続されるコンデンサとを含む。制御装置は、第１のインターロック機構が作動した場合には、パワー制御ユニットを遮断させた後に開閉装置を開放する第１の処理を実行する一方で、第２のインターロック機構が作動した場合には、電動機が発生する逆起電圧に応じて、第１の処理に代えて、パワー制御ユニットを駆動させた状態で開閉装置を開放する第２の処理を実行するように構成される。

好ましくは、制御装置は、第２の処理の実行時、パワー制御ユニットを駆動することによりコンデンサに印加される電圧を制御する。

好ましくは、パワー制御ユニットは、蓄電装置とコンデンサとの間に設けられたコンバータをさらに含む。制御装置は、第２の処理の実行時、パワー制御ユニットから蓄電装置に電力を供給するように、インバータおよびコンバータを制御する。

好ましくは、制御装置は、第２の処理の実行時、弱め界磁制御により電動機を駆動するようにインバータを制御する。

好ましくは、制御装置は、開閉装置を開放した後に、コンデンサに蓄えられた残留電荷を放電するようにインバータを制御する。

好ましくは、制御装置は、開閉装置を開放した後に、電動機が制動トルクを発生するようにインバータを制御するとともに、制動トルクによって電動機の回転速度が低下したときにコンデンサに蓄えられた残留電荷を放電するようにインバータを制御する。

好ましくは、制御装置は、電動機から電磁気的な作用に基づく制動トルクを発生させるように、インバータを制御する。

この発明によれば、高電圧機器であるＰＣＵのインターロック機構の作動時において電動機に誘起される逆起電圧が高い場合には、インバータ等に過大な逆起電圧が印加されないように適切な処理を行なうことができる。この結果、蓄電装置からの電力供給を遮断した後、平滑コンデンサに蓄えられている残留電荷を短時間で放電することが可能となるため、高電圧機器に対する作業者の安全性を確保できる。

本発明の実施の形態による電動機駆動システムを搭載した車両の概略構成図である。 本実施の形態による電動機駆動システムが備えるインターロック機構を説明するための図である。 本実施の形態による電動機駆動システムにおけるインターロック機構作動時のＰＣＵの制御を説明する機能ブロック図である。 本発明の実施の形態による電動機駆動システムにおける、ＨＶ−ＥＣＵで実行されるインターロック機構作動時のＰＣＵの制御を説明するためのフローチャートである。 図４のステップＳ０５の処理を説明するための図である。 本発明の実施の形態の変更例１による電動機駆動システムにおける、ＨＶ−ＥＣＵで実行されるインターロック機構作動時のＰＣＵの制御を説明するためのフローチャートである。 モータ電流振幅を一定にした場合における電流位相に対する出力トルクの関係を示す図である。 電流振幅を一定とした場合における、モータジェネレータの単位回転数当たりの誘起電圧定数の電流位相に対する特性を示す図である。 本発明の実施の形態の変更例２による電動機駆動システムにおける、ＨＶ−ＥＣＵで実行されるインターロック機構作動時のＰＣＵの制御を説明するためのフローチャートである。 図９のステップＳ１０の処理を説明するための図である。 三相オン制御の実行時におけるモータジェネレータＭＧ１のトルクと回転速度との関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明が繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態による電動機駆動システムを搭載した車両１００の概略構成図である。本実施の形態では、車両１００としてエンジンおよびモータジェネレータを搭載したハイブリッド車両を例として説明するが、車両１００の構成はこれに限定されるものではなく、モータジェネレータと、モータジェネレータとの間で電力を入出力可能な蓄電装置を搭載した車両であれば適用可能である。車両１００としては、ハイブリッド車両以外にたとえば電気自動車や燃料電池自動車などが含まれる。なお、本実施の形態においては、車両１００が２つのインバータおよびそれに対応するモータジェネレータを備える例について説明するが、１つのインバータおよびモータジェネレータを備える場合でも、３つ以上のインバータおよびモータジェネレータを備える場合でも本発明を適用可能である。

図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１５０と、ＰＣＵ２００と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構２５０と、エンジン２２０と、駆動輪２６０と、システムメインリレー１９０と、電流センサ２３０，２４０と、回転角センサ２７０，２８０と、ＨＶ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３５０とを備える。

蓄電装置１５０は、再充電可能な電力貯蔵要素であり、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池が適用される。あるいは、電気二重層キャパシタなどの電池以外の電力貯蔵要素によって、蓄電装置１５０を構成してもよい。

蓄電装置１５０は、システムメインリレー１９０を介して、電源ラインＰＬ１および接地ラインＮＬ１によってＰＣＵ２００に接続される。そして、蓄電装置１５０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための直流電力をＰＣＵ２００に供給する。また、蓄電装置１５０は、ＰＣＵ２００を介して供給される、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発生された電力を蓄電する。

システムメインリレー１９０は、リレーＳＭＲ１およびＳＭＲ２を含む。リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、電源ラインＰＬ１および接地ラインＮＬ１にそれぞれ介挿される。システムメインリレー１９０は、ＨＶ−ＥＣＵ３５０からの制御信号ＳＥによって導通状態（オン）／非導通状態（オフ）が制御されることにより、蓄電装置１５０とＰＣＵ２００との間での電力の供給および遮断を切換える。システムメインリレー１９０は、蓄電装置１５０の充放電経路を遮断可能な「開閉装置」の代表例として用いられる。すなわち、任意の形式の開閉装置をシステムメインリレー１９０に代えて適用することができる。

ＰＣＵ２００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と蓄電装置１５０との間で双方向に電力変換するように構成される。具体的には、ＰＣＵ２００は、蓄電装置１５０からの直流電力を、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための交流電力に変換する。また、ＰＣＵ２００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発生した交流電力を、蓄電装置１５０を充電するための直流電力に変換する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータと中性点でＹ結線された三相コイルを有するステータとを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力分割機構２５０を介して駆動輪２６０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、車両１００の回生制動時には、駆動輪２６０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、コンバータ１１０およびインバータ１２０によって蓄電装置１５０の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、動力分割機構２５０を介してエンジン２２０とも結合される。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３５０により、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン２２０が協働的に運転されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、エンジン２２０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１５０を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータＭＧ２を主として駆動輪２６０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータＭＧ１を主としてエンジン２２０により駆動される発電機として用いるものとする。

動力分割機構２５０は、エンジン２２０の動力を、駆動輪２６０とモータジェネレータＭＧ１とに振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリギヤ）を含んで構成される。

電流センサ２３０，２４０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ流れるモータ電流（すなわち、インバータ出力電流）ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２をそれぞれ検出し、その検出したモータ電流をＭＧ−ＥＣＵ３００およびＨＶ−ＥＣＵ３５０へ出力する。なお、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの瞬時値の和は零であるので、電流センサ２３０，２４０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうちの２相分のモータ電流（たとえば、Ｖ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗ）を検出するように配置すれば足りる。

回転角センサ（たとえば、レゾルバ）２７０，２８０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転角θ１，θ２をそれぞれ検出し、その検出した回転角θ１，θ２をＭＧ−ＥＣＵ３００へ送出する。ＭＧ−ＥＣＵ３００では、回転角θ１，θ２に基づきモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度および角速度が算出できる。なお、回転角センサ２７０，２８０については、回転角θ１，θ２をＭＧ−ＥＣＵ３００にてモータ電圧や電流から直接演算することによって、配置を省略してもよい。

ＰＣＵ２００は、コンバータ１１０と、インバータ１２０と、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２と、抵抗Ｒ１と、電圧センサ１７０，１８０と、ＭＧ−ＥＣＵ３００とを含む。また、インバータ１２０は、モータジェネレータＭＧ１を駆動するためのインバータ１２１およびモータジェネレータＭＧ２を駆動するためのインバータ１２２を含む。

コンバータ１１０は、一方端が電源ラインＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、電源ラインＨＰＬおよび接地ラインＮＬ１の間に直列に接続されるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。スイッチング素子は、代表的にはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、もしくはＧＴＯ（Gate Turn Off Thyristor）などが用いられる。なお、本実施の形態においては、スイッチング素子としてＩＧＢＴを使用した場合を例として説明する。

リアクトルＬ１の他方端はスイッチング素子Ｑ１のエミッタおよびスイッチング素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはスイッチング素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはスイッチング素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはスイッチング素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはスイッチング素子Ｑ２のエミッタと接続される。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＭＧ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣによってオンまたはオフに制御される。

インバータ１２１は、コンバータ１１０から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン２２０を始動させるためにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１２１は、エンジン２２０から伝達される機械的動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された回生電力をコンバータ１１０に出力する。このときコンバータ１１０は、降圧回路として動作するようにＭＧ−ＥＣＵ３００によって制御される。

インバータ１２１は、Ｕ相アーム１２３と、Ｖ相アーム１２４と、Ｗ相アーム１２５とを含む。Ｕ相アーム１２３、Ｖ相アーム１２４およびＷ相アーム１２５は、電源ラインＨＰＬと接地ラインＮＬ１との間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１２３は、電源ラインＨＰＬと接地ラインＮＬ１との間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはスイッチング素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはスイッチング素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはスイッチング素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはスイッチング素子Ｑ４のエミッタと接続される。

Ｖ相アーム１２４は、電源ラインＨＰＬと接地ラインＮＬ１との間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはスイッチング素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはスイッチング素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはスイッチング素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはスイッチング素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１２５は、電源ラインＨＰＬと接地ラインＮＬ１との間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８と、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはスイッチング素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはスイッチング素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはスイッチング素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはスイッチング素子Ｑ８のエミッタと接続される。

モータジェネレータＭＧ１は、たとえば三相交流電動発電機であり、永久磁石が埋設されたロータと中性点でＹ結線された三相コイルを有するステータとを備える。モータジェネレータＭＧ１のＵ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイル（図示せず）は、各々一方端が中性点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。

インバータ１２１は、ＭＧ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１に従って上記スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８をオンまたはオフさせることによって、コンバータ１１０から供給される直流電力を所望の交流電力に変換する。

インバータ１２１は、ＭＧ−ＥＣＵ３００からの遮断指令ＳＤＮ１を受けると、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のゲートを遮断させて、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８を非活性状態とする。このようにすることによって、インバータ１２１は、モータジェネレータＭＧ１への出力電流を遮断する。

インバータ１２２は、コンバータ１１０に対してインバータ１２１と並列的に接続される。

インバータ１２２は駆動輪２６０を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対してコンバータ１１０の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ１２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された回生電力をコンバータ１１０に出力する。このときコンバータ１１０は降圧回路として動作するようにＭＧ−ＥＣＵ３００によって制御される。インバータ１２２の内部の構成は図示しないが、インバータ１２１と同様であり、詳細な説明は繰り返さない。

平滑コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＮＬ１との間に接続され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング時のリプル電圧を吸収する。また、平滑コンデンサＣ２は、電源ラインＨＰＬと接地ラインＮＬ１との間に接続され、コンバータ１１０およびインバータ１２０でスイッチング時に発生するリプル電圧を吸収する。

電圧センサ１７０は、平滑コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬを検出し、その検出した電圧ＶＬをＭＧ−ＥＣＵ３００およびＨＶ−ＥＣＵ３５０へ出力する。また、電圧センサ１８０は、平滑コンデンサＣ２の両端間の電圧ＶＨ、すなわち、コンバータ１１０の出力電圧（インバータ１２０の入力電圧に相当する。）を検出し、その検出した電圧ＶＨをＭＧ−ＥＣＵ３００およびＨＶ−ＥＣＵ３５０へ出力する。

抵抗Ｒ１は、電源ラインＨＰＬと接地ラインＮＬ１との間に、平滑コンデンサＣ２と並列に接続される。抵抗Ｒ１は比較的高抵抗値の抵抗であり、車両走行終了後に平滑コンデンサＣ１，Ｃ２に蓄えられている残留電荷を徐々に放電する。

ＭＧ−ＥＣＵ３００は、いずれも図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、ＰＣＵ２００内のコンバータ１１０およびインバータ１２０を制御する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。

ＭＧ−ＥＣＵ３００は、電流センサ２３０，２４０によって検出されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれに流れるモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２の検出値を受ける。ＭＧ−ＥＣＵ３００は、回転角センサ２７０，２８０によって検出されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転角θ１，θ２の検出値を受ける。また、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、電圧センサ１７０，１８０によって検出された平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の両端の電圧ＶＬ，ＶＨの検出値を受ける。さらに、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、ＨＶ−ＥＣＵ３５０からのディスチャージ指令ＤＣＨＧおよび遮断指令ＳＤＮを受ける。

ＭＧ−ＥＣＵ３００は、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の両端の電圧ＶＬ，ＶＨに基づいて、コンバータ１１０の制御信号ＰＷＣを生成する。そして、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、制御信号ＰＷＣによりコンバータ１１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動することによって、コンバータ１１０に昇圧動作または降圧動作を行なわせる。

また、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、電流センサ２３０，２４０によって検出されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれに流れるモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２、および回転角センサ２７０，２８０によって検出されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転角θ１，θ２に基づいて、インバータ１２１，１２２を駆動するための制御信号ＰＷＩ１、ＰＷＩ２を生成する。そして、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、制御信号ＰＷＩ１、ＰＷＩ２によりインバータ１２１，１２２のスイッチング素子を駆動することによって、コンバータ１１０から供給された直流電力を、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための交流電力に変換する。

ＭＧ−ＥＣＵ３００は、ＨＶ−ＥＣＵ３５０からのディスチャージ指令ＤＣＨＧを受けると、平滑コンデンサＣ２に蓄えられている残留電荷をモータジェネレータＭＧ１および／またはＭＧ２によって放電するように、制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成してインバータ１２１，１２２に出力する。

また、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、ＨＶ−ＥＣＵ３５０からの遮断指令ＳＤＮを受けると、インバータ１２１，１２２を非駆動状態とするための遮断指令ＳＤＮ１，ＳＤＮ２を、インバータ１２１，１２２にそれぞれ出力する。ＭＧ−ＥＣＵ３００はさらに、コンバータ１１０を非駆動状態とするための遮断指令ＳＤＮＣを、コンバータ１１０に出力する。

さらに、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、ＨＶ−ＥＣＵ３５０からの駆動指令ＤＲＶを受けると、インバータ１２１，１２２およびコンバータ１１０を駆動状態とするように、制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成してインバータ１２１，１２２およびコンバータ１１０に出力する。

ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、いずれも図示しないがＣＰＵ、記憶装置および入出力バッファを含み、車両１００の各機器を制御する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。

ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、電圧センサ１７０，１８０によって検出された平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の両端の電圧ＶＬ，ＶＨの検出値を受ける。また、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、電流センサ２３０，２４０によって検出されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれに流れるモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２の検出値を受ける。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、図示しないイグニッションスイッチのオン／オフ状態を示すイグニッション信号ＩＧを受ける。

ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、イグニッション信号ＩＧに基づいてリレー制御信号ＳＥを生成する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、リレー制御信号ＳＥによりシステムメインリレー１９０のリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２を制御する。具体的には、運転者がイグニッションスイッチをオンすることによりイグニッション信号ＩＧがオフ状態からオン状態に切替わると、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、リレー制御信号ＳＥをオンに設定する。リレー制御信号ＳＥがオンに設定されると、リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の接点が閉じられて、蓄電装置１５０からＰＣＵ２００へ電力が供給される。一方、リレー制御信号ＳＥがオフに設定されるとリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の接点が開放され、蓄電装置１５０からＰＣＵ２００への電力の供給が遮断される。

また、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、たとえば蓄電装置１５０内部のメンテナンス時などに、蓄電装置１５０を収容する筐体に設けられたサービスカバー（図示せず）が開けられた場合には、コンバータ１１０およびインバータ１２１，１２２によるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動を停止するための遮断指令ＳＤＮをＭＧ−ＥＣＵ３００へ出力する。ＭＧ−ＥＣＵ３００は、遮断指令ＳＤＮが入力されると、コンバータ１１０およびインバータ１２１，１２２のゲートを遮断してコンバータ１１０およびインバータ１２１，１２２を非駆動状態とする。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、上記のように、遮断指令ＳＤＮに応答してコンバータ１１０およびインバータ１２１，１２２が非駆動状態とされると、リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の接点を開放するためのリレー制御信号ＳＥをシステムメインリレー１９０へ出力する。

これに対して、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、たとえばＰＣＵ２００内部のメンテナンス時などに、ＰＣＵ２００を収容する筐体に設けられた保守用リッド（図示せず）が開けられた場合には、上述した遮断指令ＳＤＮと駆動指令ＤＲＶとのいずれか一方を選択して、ＭＧ−ＥＣＵ３００へ出力する。遮断指令ＳＤＮが出力されたときには、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、上述したように、インバータ１２１，１２２およびコンバータ１１０のゲートを遮断してインバータ１２１，１２２およびコンバータ１１０を非駆動状態とする。一方、駆動指令ＤＲＶが出力されたときには、ＭＧ−ＥＣＵ３００は、制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２，ＰＷＣを生成して、インバータ１２１，１２２およびコンバータ１１０を制御する。

ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の接点が開放され、蓄電装置１５０からＰＣＵ２００への電力の供給が遮断されると、平滑コンデンサＣ２に蓄えられている残留電荷を短時間で放電させるためのディスチャージ指令ＤＣＨＧをＭＧ−ＥＣＵ３００へ出力する。

本実施の形態による電動機駆動システムにおいて、蓄電装置１５０に設けられたサービスカバーおよびＰＣＵ２００の筐体に設けられた保守用リッドは、ともに蓄電装置１５０からＰＣＵ２００への電力の供給を遮断するためのインターロック機構として機能する。このように、高電圧機器のメンテナンスに際しては、自動的に高電圧の供給が遮断されるため、高電圧に対する安全性を確保することができる。

図２は、本実施の形態による電動機駆動システムが備えるインターロック機構を説明するための図である。図２において、図１と共通する要素については、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。

図２を参照して、蓄電装置１５０は、直列に接続された複数の電池セルと、当該複数の電池セルの途中に、直列に接続されたサービスプラグＳＰとを含む。サービスプラグＳＰは、作業者の手動操作に応じて蓄電装置１５０の出力を遮断するための「遮断装置」を構成する。サービスプラグＳＰは、作業者の手動操作によりサービスカバー（図示せず）が開けられたときに、その接点が開放されるように構成されたインターロックスイッチ１６０を含む。

インターロックスイッチ１６０は、ユーザがサービスカバーを開けることにより、閉状態から開状態に切替わる。インターロックスイッチ１６０は、ＨＶ−ＥＣＵ３５０内部に設けられたインターロック回路３５１と電気的に接続されている。

ＰＣＵ２００の筐体には、保守用リッド（図示せず）が設けられている。保守用リッドは、上記のように、作業者の操作により保守用リッドが開けられたときに、その接点が開放されるように構成されたインターロックスイッチ２１０を含む。

インターロックスイッチ２１０は、作業者が保守用リッドを開けることにより、閉状態から開状態に切替わる。インターロックスイッチ２１０は、ＨＶ−ＥＣＵ３５０内部に設けられたインターロック回路３５２と電気的に接続されている。

ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、インターロック回路３５１，３５２と、入出力インターフェイス３５３と、ＣＰＵ３５６と、メモリ３５８と、ＣＰＵ３５６、メモリ３５８および入出力インターフェイス３５３を接続するバス３５４とを備える。

インターロック回路３５１は、サービスプラグＳＰのインターロックスイッチ１６０に対応付けて設けられる。インターロック回路３５１は、２つの抵抗とコンパレータとを含む。インターロックスイッチ１６０が閉状態のとき、すなわち、サービスカバーが閉じられているときには、インターロック回路３５１のコンパレータは、Ｌ（論理ロー）レベルのインターロック信号ＩＬＫＢを出力する。一方、インターロックスイッチ１６０が開状態となると、すなわち、サービスカバーが開けられると、コンパレータは、Ｈ（論理ハイ）レベルのインターロック信号ＩＬＫＢを出力する。インターロック回路３５１が出力したインターロック信号ＩＬＫＢは、入出力インターフェイス３５３およびバス３５４を介して、ＣＰＵ３５６に入力される。

インターロック回路３５２は、保守用リッドのインターロックスイッチ２１０に対応付けて設けられる。インターロック回路３５２は、インターロック回路３５１と同様の構成からなり、インターロックスイッチ２１０が閉状態のとき、すなわち、保守用リッドが閉じられているときにはＬレベルのインターロック信号ＩＬＫＰを出力する。そして、インターロックスイッチ２１０が開状態となると、すなわち、保守用リッドが開けられると、インターロック回路３５２は、Ｈレベルのインターロック信号ＩＬＫＰを出力する。インターロック回路３５２が出力したインターロック信号ＩＬＫＰは、入出力インターフェイス３５３およびバス３５４を介して、ＣＰＵ３５６に入力される。

ＣＰＵ３５６は、インターロック回路３５１からＨレベルのインターロック信号ＩＬＫＢを受けた場合には、遮断指令ＳＤＮをＰＣＵ２００に出力する。さらに、ＣＰＵ３５６は、リレー制御信号ＳＥをオフに設定して、リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の接点を開放するように制御する。

上記のように、サービスプラグＳＰは、複数の電池セルの中間位置を機械的に遮断する機能を有している。そのため、蓄電装置１５０に電流が流れている状態でサービスプラグＳＰを引抜くと、アークが発生する虞がある。したがって、サービスカバーが開けられたことに応答してインターロック機構が作動すると、直ちに（数十秒以内）蓄電装置１５０を流れる電流を零にする必要がある。そのため、本実施の形態では、インターロック信号ＩＬＫＢがＬレベルからＨレベルに切り替わると、遮断指令ＳＤＮをＰＣＵ２００へ出力することにより、インバータ１２１，１２２およびコンバータ１１０を非駆動状態とする。そして、リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の接点を開放することにより、蓄電装置１５０からＰＣＵ２００への電力の供給を遮断する。

これに対して、ＰＣＵ２００においては、保守用リッドが開けられたことに応答してインターロック機構が作動すると、速やかに平滑コンデンサＣ２を放電させる必要がある。なお、抵抗Ｒ１によって平滑コンデンサＣ２に蓄えられている電荷を消費することができるが、速やかに放電することは困難である。

ここで、ＰＣＵ２００のインターロック機構が作動した場合においても、上述した蓄電装置１５０におけるインターロック機構が作動した場合と同様に、直ちに遮断指令ＳＤＮを出力してインバータ１２１，１２２およびコンバータ１１０を強制的に非駆動状態とすると、モータジェネレータＭＧ１またはＭＧ２の高回転時には、当該モータジェネレータに誘起される過大な逆起電圧が、対応するインバータを構成するスイッチング素子および平滑コンデンサＣ２に印加される虞がある。たとえば、ＰＣＵ２００のインターロック機構の作動時において、エンジン２２０の発生する駆動力を受けてモータジェネレータＭＧ１が高回転で回転している場合には、モータジェネレータＭＧ１に誘起される逆起電圧が高くなる。そのため、インバータ１２１の駆動を停止させると、インバータ１２１を構成するスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８には耐圧を超えた電圧が印加される虞が生じる。

なお、インバータ１２１，１２２は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８に耐圧以上の過電圧が印加されることによる素子故障などを防止するために、インバータ入力電圧（平滑コンデンサＣ２の電圧ＶＨに相当）が所定の閾値電圧を超えた場合には、インバータのゲートを遮断してインバータの動作を停止させる遮断機能を有している。そのため、上記のように、モータジェネレータＭＧ１に過大な逆起電圧が誘起されることによって、この遮断機能が作動すると、インバータの動作停止が余儀なくされるため、リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の接点を開放して蓄電装置１５０からＰＣＵ２００への電力の供給を遮断した後に、平滑コンデンサＣ２に蓄えられている残留電荷をモータジェネレータＭＧ１および／またはＭＧ２によって短時間で放電することができなくなってしまう。その結果、ＰＣＵ２００のメンテナンス時には、インターロック機構が作動したことに応答して速やかに平滑コンデンサＣ２を放電させる必要があるにもかかわらず、平滑コンデンサＣ２の放電ができなくなる虞がある。

そこで、本実施の形態による電動機駆動システムでは、ＰＣＵ２００のインターロック機構が作動した場合には、モータジェネレータＭＧ１に誘起される逆起電圧の大きさに応じて、ＰＣＵ２００の制御を以下のように切換える。

図３は、本実施の形態による電動機駆動システムにおけるインターロック機構作動時のＰＣＵ２００の制御を説明する機能ブロック図である。図３に示された各機能ブロックについては、予め設定されたプログラムに従ってＨＶ−ＥＣＵ３５０がソフトウェア処理を実行することにより実現することができる。あるいは、ＨＶ−ＥＣＵ３５０の内部に、当該機能に相当する機能を有する回路（ハードウェア）を構成することも可能である。

図３を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、インターロック検出部３６０と、逆起電圧算出部３７０と、電圧判定部３８０と、制御部３９０とを含む。

インターロック検出部３６０は、インターロック回路３５１（図２）からインターロック信号ＩＬＫＢを受け、インターロック回路３５２（図２）からインターロック信号ＩＬＫＰを受ける。インターロック検出部３６０は、インターロック信号ＩＬＫＢに基づいて、サービスプラグＳＰのインターロックスイッチ１６０（図２）が開状態となったこと、すなわち、蓄電装置１５０のインターロック機構が作動したことを検出する。また、インターロック検出部３６０は、インターロック信号ＩＬＫＰに基づいて、ＰＣＵ２００のインターロック機能が作動したことを検出する。インターロック検出部３６０は、その検出結果を逆起電圧算出部３７０へ出力する。

逆起電圧算出部３７０は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度に基づいて、モータジェネレータＭＧ１の逆起電圧Ｖｍを算出する。一般に、モータの逆起電圧（誘起電圧）は、モータの回転速度に比例する。したがって、モータの単位回転数あたりの逆起電圧（すなわち比例係数）が予め定められていれば、モータ回転速度に基づいて逆起電圧を演算できる。逆起電圧算出部３７０は、予め定められた比例係数を記憶するとともに、その比例係数をモータジェネレータＭＧ１の回転速度に乗じることによって逆起電圧Ｖｍを算出する。

電圧判定部３８０は、逆起電圧算出部３７０によって算出された逆起電圧Ｖｍを受けると、逆起電圧Ｖｍが所定の閾値電圧よりも大きいか否かを判定する。所定の閾値電圧は、インバータ１２１，１２２に耐圧を超える電圧が印加されるような、インバータ１２１，１２２の有する遮断機能が作動するか否かを判別するための閾値である。この閾値電圧は、インバータ１２１，１２２を構成するスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８の耐圧を考慮することによって、これらの素子に損傷を生じさせないように予め定められている。電圧判定部３８０は、判定結果を制御部３９０へ出力する。

制御部３９０は、インターロック検出部３６０の検出結果および電圧判定部３８０の判定結果に応じて、コンバータ１１０およびインバータ１２１，１２２を制御する。制御部３９０は、遮断指令ＳＤＮおよび駆動指令ＤＲＶのいずれか一方をＭＧ−ＥＣＵ３００へ出力する。

ＭＧ−ＥＣＵ３００は、コンバータ制御部３１０と、インバータ制御部３２０とを含む。コンバータ制御部３１０およびインバータ制御部３２０は、制御部３９０により生成された遮断指令ＳＤＮおよび駆動指令ＤＲＶを受ける。

コンバータ制御部３１０は、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の両端の電圧ＶＬ，ＶＨに基づいて、コンバータ１１０の制御信号ＰＷＣを生成する。コンバータ制御部３１０は、制御信号ＰＷＣによりコンバータ１１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動することによって、コンバータ１１０に昇圧動作または降圧動作を行なわせる。

コンバータ制御部３１０は、制御部３９０からの遮断指令ＳＤＮを受けると、コンバータ１１０を非駆動状態とするための遮断指令ＳＤＮＣをコンバータ１１０に出力する。

一方、コンバータ制御部３１０は、制御部３９０からの駆動指令ＤＲＶを受けると、コンバータ１１０に降圧動作を行なわせるように、制御信号ＰＷＣを生成してコンバータ１１０に出力する。

インバータ制御部３２０は、電流センサ２３０，２４０によって検出されたモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２、および回転角センサ２７０，２８０によって検出されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転角θ１，θ２に基づいて、インバータ１２１，１２２の制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成する。インバータ制御部３２０は、制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２によりインバータ１２１，１２２のスイッチング素子を駆動することによって、コンバータ１１０から供給された直流電力を、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための交流電力に変換する。

インバータ制御部３２０は、制御部３９０からの遮断指令ＳＤＮを受けると、インバータ１２１，１２２を非駆動状態とするための遮断指令ＳＤＮ１，ＳＤＮ２を、インバータ１２１，１２２にそれぞれ出力する。

一方、インバータ制御部３２０は、制御部３９０からの駆動指令ＤＲＶを受けると、モータジェネレータＭＧ１に誘起された逆起電圧Ｖｍを直流電圧に変換するように、制御信号ＰＷＩ１を生成してインバータ１２１へ出力する。このようにすることで、制御部３９０からの駆動指令ＤＲＶを受けたときには、インバータ１２１は、モータジェネレータＭＧ１に誘起された逆起電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を平滑コンデンサＣ２を介してコンバータ１１０へ供給する。そして、コンバータ１１０は、インバータ１２１から供給された直流電圧を降圧して電源ラインＰＬ１および接地ラインＮＬ１に出力する。

制御部３９０は、遮断指令ＳＤＮおよび駆動指令ＤＲＶのいずれか一方をＭＧ−ＥＣＵ３００へ出力すると、さらに、リレー制御信号ＳＥをオフに設定する。これにより、リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の接点が開放され、蓄電装置１５０からＰＣＵ２００への電力の供給が遮断される。

そして、蓄電装置１５０からＰＣＵ２００への電力の供給が遮断されると、制御部３９０は、ディスチャージ指令ＤＣＨＧをＭＧ−ＥＣＵ３００へ出力する。インバータ制御部３２０は、制御部３９０からのディスチャージ指令ＤＣＨＧを受けると、平滑コンデンサＣ２に蓄えられている残留電荷をモータジェネレータＭＧ１および／またはＭＧ２によって放電するように、制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成してインバータ１２１，１２２に出力する。

図４は、本発明の実施の形態による電動機駆動システムにおける、ＨＶ−ＥＣＵ３５０で実行されるインターロック機構作動時のＰＣＵ２００の制御を説明するためのフローチャートである。図４に示したフローチャートに従う制御処理は、ＨＶ−ＥＣＵ３５０が予め格納されたプログラムを所定周期毎に実行することにより実現される。

図４を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、ステップＳ０１では、ＰＣＵ２００のインターロック機構が作動しているか否かを判定する。ＰＣＵ２００のインターロック機構が作動していない場合（ステップＳ０１のＮＯ判定時）には、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、ステップＳ０２により、蓄電装置１５０のインターロック機構が作動しているか否かを判定する。すなわち、ステップＳ０１，Ｓ０２の処理は、図３のインターロック検出部３６０の動作に相当する。蓄電装置１５０のインターロック機構が作動していない場合（ステップＳ０２のＮＯ判定時）には、以降の処理は実行されることなく処理は終了される。

ＰＣＵ２００のインターロック機構が作動している場合（ステップＳ０１のＹＥＳ判定時）には、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、ステップＳ０３により、モータジェネレータＭＧ１の逆起電圧Ｖｍを算出する。ステップＳ０３の処理は、図３の逆起電圧算出部３７０の動作に相当する。逆起電圧算出部３７０は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度に所定の比例定数を乗算することにより、逆起電圧Ｖｍを算出する。

ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、ステップＳ０４では、逆起電圧Ｖｍが所定の閾値電圧より大きいか否かを判定する。すなわち、ステップＳ０４の処理は、図３の電圧判定部３８０の動作に相当する。逆起電圧Ｖｍが閾値電圧より大きいと判定された場合（ステップＳ０４のＹＥＳ判定時）には、処理はステップＳ０５に進む。一方、逆起電圧Ｖｍが閾値電圧以下と判定された場合（ステップＳ０４のＮＯ判定時）には、処理はステップＳ０７に進む。

ステップＳ０５において、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、図３に示す制御部３９０によって駆動指令ＤＲＶをＭＧ−ＥＣＵ３００に出力する。ＭＧ−ＥＣＵ３００は、駆動指令ＤＲＶを受けると、図３に示すインバータ制御部３２０およびコンバータ制御部３１０によってインバータ１２１，１２２およびコンバータ１１０を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１に誘起された逆起電圧Ｖｍは、インバータ１２１によって直流電圧に変換される。そして、変換された直流電圧は、コンバータ１１０によって降圧されて電源ラインＰＬ１および接地ラインＮＬ１に出力される。なお、コンバータ１１０の降圧動作は、図５に示すように、スイッチング素子Ｑ１のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ２および逆並列ダイオードＤ２を介して、電源ラインＰＬ１へ供給することにより行なわれる。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、ステップＳ０６において、リレー制御信号ＳＥをオフに設定してシステムメインリレー１９０に出力する。これにより、リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の接点が開放され、蓄電装置１５０からＰＣＵ２００への電力の供給が遮断される。

一方、ステップＳ０７では、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、図３に示す制御部３９０によって遮断指令ＳＤＮをＭＧ−ＥＣＵ３００に出力する。ＭＧ−ＥＣＵ３００は、遮断指令ＳＤＮを受けると、図３に示すインバータ制御部３２０およびコンバータ制御部３１０によってインバータ１２１，１２２およびコンバータ１１０のゲートを遮断してインバータ１２１，１２２およびコンバータ１１０を非駆動状態とする。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、ステップＳ０８において、リレー制御信号ＳＥをオフに設定してシステムメインリレー１９０に出力する。これにより、リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の接点が開放され、蓄電装置１５０からＰＣＵ２００への電力の供給が遮断される。

ステップＳ０６またはＳ０８によって蓄電装置１５０からＰＣＵ２００への電力の供給が遮断されると、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、ステップＳ０９により、モータジェネレータＭＧ１および／またはＭＧ２によって平滑コンデンサＣ２に蓄えられた残留電荷を放電するように、制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成してインバータ１２１，１２２へ出力する。

ステップＳ０９の処理では、具体的には、たとえば３相／２相変換後の電流指令のｄ軸電流成分のみが流れるような指令となるように、制御信号ＰＭＩ１，ＰＷＩ２が生成される。このようにすることで、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって駆動力を生成させずに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって平滑コンデンサＣ２に蓄えられている残留電荷を短時間で消費することができる。

以上のように、ＰＣＵ２００のインターロック機構の作動時において、モータジェネレータＭＧ１の逆起電圧が閾値電圧以下となるときには、インバータ１２１，１２２およびコンバータ１１０の駆動を停止させる一方で、逆起電圧が閾値電圧を超えるときには、モータジェネレータＭＧ１の逆起電圧を電力変換して電源ラインＰＬ１および接地ラインＮＬ１に出力するように、インバータ１２１，１２２およびコンバータ１１０を駆動する。すなわち、逆起電圧が閾値電圧を超えるときには、インバータ１２１，１２２およびコンバータ１１０を駆動することによって、平滑コンデンサＣ２に印加される電圧ＶＨの制御を可能とする。

このような構成とすることにより、ＰＣＵ２００のインターロック機構の作動時にモータジェネレータＭＧ１の逆起電圧が閾値電圧よりも大きいときには、インバータ１２１，１２２およびコンバータ１１０のゲートを遮断せずに駆動させることによって平滑コンデンサＣ２に印加される電圧ＶＨが制御可能となるため、過大な逆起電圧がインバータ１２１，１２２を構成するスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８および平滑コンデンサＣ２に印加されるのを防止することができる。これにより、遮断機能が作動することによってインバータ１２１，１２２の動作が強制的に停止するのを回避できるため、平滑コンデンサＣ２に蓄えられている残留電荷をモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって短時間で放電することが可能となる。この結果、ＰＣＵ２００のメンテナンス時における作業者の安全確保のロバスト性を向上できる。

（変更例１）
上述した実施の形態では、モータジェネレータＭＧ１に誘起される逆起電圧を電力変換して電源ラインＰＬ１および接地ラインＮＬ１に出力するように、インバータ１２１，１２２およびコンバータ１１０を駆動することによって、インバータおよび平滑コンデンサＣ２に過大な逆起電圧が印加されるのを回避した。これによれば、リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２に電流が流れている状態でリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の接点が開放されるため、リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の接点を損傷させてしまう可能性がある。そのため、リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の許容電流値を大きい値に設定することが求められる。

そこで、本変更例１では、モータジェネレータＭＧ１の逆起電圧Ｖｍが閾値電圧よりも大きい場合には、コンバータ１１０の駆動を停止させる一方で、インバータ１２１を駆動して弱め界磁制御を行なうことにより、モータジェネレータＭＧ１の逆起電圧を低減する。

図６は、本発明の実施の形態の変更例１による電動機駆動システムにおける、ＨＶ−ＥＣＵ３５０で実行されるインターロック機構作動時のＰＣＵ２００の制御を説明するためのフローチャートである。本変更例によるＰＣＵ２００の制御では、図４のフローチャートにおけるステップＳ０５の処理に代えて、図６のフローチャートにおけるステップＳ０５１の処理が実行される。その他の制御動作については、図４と同様とすればよいので詳細な説明は繰り返さない。

図６を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、モータジェネレータＭＧ１に誘起される逆起電圧Ｖｍが閾値電圧よりも大きい場合（ステップＳ０４のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ０５１により、コンバータ１１０の駆動を停止させる一方で、弱め界磁制御により逆起電圧を低減するように、インバータ１２１を駆動する。これにより、コンバータ１１０の駆動停止により、蓄電装置１５０からの電力供給が停止されるものの、平滑コンデンサＣ２に蓄えられた電力を用いて、インバータ１２１によって弱め界磁制御によるモータジェネレータＭＧ１の駆動を継続できる。この結果、モータジェネレータＭＧ１による過大な逆起電圧がインバータ１２１のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８に印加されることを防止できる。そして、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が低下して逆起電圧が閾値以下になると、ステップ０６により、リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の接点が開放されて蓄電装置１５０からＰＣＵ２００への電力の供給が遮断される。

図７には、モータ電流振幅を一定にした場合における電流位相に対する出力トルクの関係が示される。図７に示すように、モータトルクは、電流位相角を９０°よりも進めた場合に最大となる。これは、位相を進めることでリラクタンストルクが増加するためである。各電流振幅のグラフのトルク最大となる点を結んだ線が、電流が最小となるモータジェネレータの最適動作ラインである。このライン上で動作させれば、モータジェネレータを効率よく駆動し大きなトルクを出力することができる。このライン上で動かす制御を最大トルク制御という。具体的には、トルク指令値に対応して、最適動作ライン上となる電流位相となるように電流指令値が設定される。

その一方で、モータジェネレータの逆起電圧がインバータ入力電圧（平滑コンデンサＣ２の電圧ＶＨ）よりも高くなると電流制御が不能となるため、モータジェネレータの高回転時には、回転速度の上昇に応じてｄ軸電流の絶対値を増やすことにより逆起電力を打ち消す方向に励磁する弱め界磁制御に従って、電流指令値が生成される。

図８には、電流振幅を一定とした場合における、モータジェネレータの単位回転数当たりの誘起電圧定数について電流位相に対する特性が示される。

図８に示されるように、電流位相を進めると誘起電圧定数は低下する。ｄ軸電流の絶対値を増やすように、トルク指令値に対応した電流指令値を設定することにより、図８のグラフ上で電流位相が進められることと等価となる。すなわち、弱め界磁制御時には、トルク指令値に対して電流位相が進められるように電流指令値が設定される。

以上のように、ＰＣＵ２００のインターロック機構の作動時にモータジェネレータＭＧ１の逆起電圧が閾値電圧を超えるときには、弱め界磁制御によりモータジェネレータＭＧ１を駆動することにより、逆起電圧を低減する。これにより、モータジェネレータＭＧ１による過大な逆起電圧がインバータ１２１のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８に印加されることを防止できるため、インバータ１２１の遮断機能が作動するのを回避できる。その結果、平滑コンデンサＣ２に蓄えられている残留電荷をモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって短時間で放電することが可能となる。

（変更例２）
図９は、本発明の実施の形態の変更例２による電動機駆動システムにおける、ＨＶ−ＥＣＵ３５０で実行されるインターロック機構作動時のＰＣＵ２００の制御を説明するためのフローチャートである。

図９を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、図４と同様のステップＳ０１〜Ｓ０９により、蓄電装置１５０からＰＣＵ２００への電力の供給を遮断する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、ステップＳ１０により、モータジェネレータＭＧ１がブレーキトルク（モータジェネレータＭＧ１の回転を抑制しようとするトルク）を発生するように、制御信号ＰＷＩ１を生成してインバータ１２１へ出力する。

ステップＳ１０の処理では、具体的には、たとえば、制御部３９０（図３）は、モータジェネレータＭＧ１が回転方向とは逆方向にトルクを出力するように、トルク指令値を生成してインバータ制御部３２０へ出力する。インバータ制御部３２０は、制御部３９０からの制御指令に応じて、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための制御信号ＰＷＩ１を生成する。この制御信号ＰＷＩ１は、インバータ１２１へ出力される。

ブレーキトルクを受けてモータジェネレータＭＧ１の回転速度が低下すると、ステップＳ１１において、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、モータジェネレータＭＧ１の回転が停止したか否かを判定する。モータジェネレータＭＧ１の回転が停止していなければ（ステップＳ１１のＮＯ判定時）、処理はステップＳ１０に戻される。

一方、モータジェネレータＭＧ１の回転が停止した場合（ステップＳ１１のＹＥＳ判定時）には、ＨＶ−ＥＣＵ３５０は、ステップＳ０９により、平滑コンデンサＣ２に蓄えられた残留電荷を放電するように、制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成してインバータ１２１，１２２へ出力する。

以上のように、蓄電装置１５０からＰＣＵ２００への電力の供給を遮断した後に、モータジェネレータＭＧ１の回転を強制的に停止することにより、モータジェネレータＭＧ１に逆起電圧が発生することを防止できる。これにより、平滑コンデンサＣ２に蓄えられた残留電荷をより短時間で放電することができる。

なお、ステップＳ１０の処理は、モータジェネレータＭＧ１から電磁気的な作用による引きずりトルクを発生させることによっても同様の効果を得ることができる。具体的には、たとえば、図１０に示すように、インバータ１２１のＵ相アーム１２３のスイッチング素子Ｑ４、Ｖ相アーム１２４のスイッチング素子Ｑ６およびＷ相アーム１２５のスイッチング素子Ｑ８を同時にオン状態に制御する。以下では、インバータの多相アームを通じて上アームおよび下アームの一方のスイッチング素子を同時にオン状態に制御することを「多相オン制御」といい、本実施の形態のように、インバータの三相アームを通じて上アームおよび下アームの一方のスイッチング素子を同時にオン状態に制御することを「三相オン制御」と称する。

インバータ１２１の三相オン制御を実行することにより、モータジェネレータＭＧ１の回転子（図示せず）に装着された磁石ＰＭが回転すると、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ６，Ｑ８を介した電流経路Ｒｔが形成される。これにより、モータジェネレータＭＧ１のＵ相コイル巻線、Ｖ相コイル巻線およびＷ相コイル巻線には、互いに略同じ振幅の交流波形を示す三相のモータ電流が誘起される。そして、この誘起されたモータ電流によって回転磁界が形成されることにより、モータジェネレータＭＧ１には引きずりトルクが発生する。

図１１には、三相オン制御の実行時におけるモータジェネレータＭＧ１のトルクと回転速度との関係が示される。図１１に示すように、モータジェネレータＭＧ１が発生する引きずりトルク（負トルク）は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が低下するに従って増大する。したがって、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が低下したときに三相オン制御を行なうことによって、モータジェネレータＭＧ１の回転を速やかに停止することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、作業者の操作に応じて搭載する蓄電装置の出力を遮断するインターロック機構を搭載した電動機駆動システムおよび該電動駆動システムを搭載した車両に適用することができる。

１００ 車両、１１０ コンバータ、１２０，１２１，１２２ インバータ、１２３ Ｕ相アーム、１２４ Ｖ相アーム、１２５ Ｗ相アーム、１５０ 蓄電装置、１６０，２１０ インターロックスイッチ、１７０，１８０ 電圧センサ、１９０ システムメインリレー、２２０ エンジン、２３０，２４０ 電流センサ、２５０ 動力分割機構、２６０ 駆動輪、２７０，２８０ 回転角センサ、３１０ コンバータ制御部、３２０ インバータ制御部、３５１，３５２ インターロック回路、３５３ 入出力インターフェイス、３５４ バス、３５８ メモリ、３６０ インターロック検出部、３７０ 逆起電圧算出部、３８０ 電圧判定部、３９０ 制御部、Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＮＬ１ 接地ライン、ＰＬ１ 電源ライン、Ｑ１〜Ｑ８ スイッチング素子、Ｒ１ 抵抗、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２ リレー、ＳＰ サービスプラグ。

Claims (7)

1. 再充電可能な蓄電装置と、
   前記蓄電装置から供給される電力を用いて電動機を駆動するように構成されたパワー制御ユニットと、
   前記蓄電装置と前記パワー制御ユニットとを結ぶ電力線に介挿された開閉装置と、
   前記蓄電装置の出力を遮断するための遮断装置が操作可能な状態となったことに応答して作動することにより、前記開閉装置を開放するように構成された第１のインターロック機構と、
   前記パワー制御ユニットを収納するケースが開放可能な状態となったことに応答して作動することにより、前記開閉装置を開放するように構成された第２のインターロック機構と、
   前記パワー制御ユニットおよび前記第１および第２のインターロック機構を制御する制御装置とを備え、
   前記パワー制御ユニットは、
   前記蓄電装置から供給される電力を、前記電動機を駆動するための電力に変換するためのインバータと、
   前記インバータの前記蓄電装置側の端子に接続されるコンデンサとを含み、
   前記制御装置は、前記第１のインターロック機構が作動した場合には、前記パワー制御ユニットを遮断させた後に前記開閉装置を開放する第１の処理を実行する一方で、前記第２のインターロック機構が作動した場合には、前記電動機が発生する逆起電圧に応じて、前記第１の処理に代えて、前記パワー制御ユニットを駆動させた状態で前記開閉装置を開放する第２の処理を実行するように構成される、電動機駆動システム。
2. 前記制御装置は、前記第２の処理の実行時、前記パワー制御ユニットを駆動することにより前記コンデンサに印加される電圧を制御する、請求項１に記載の電動機駆動システム。
3. 前記パワー制御ユニットは、前記蓄電装置と前記コンデンサとの間に設けられたコンバータをさらに含み、
   前記制御装置は、前記第２の処理の実行時、前記パワー制御ユニットから前記蓄電装置に電力を供給するように、前記インバータおよび前記コンバータを制御する、請求項２に記載の電動機駆動システム。
4. 前記制御装置は、前記第２の処理の実行時、弱め界磁制御により前記電動機を駆動するように前記インバータを制御する、請求項２に記載の電動機駆動システム。
5. 前記制御装置は、前記開閉装置を開放した後に、前記コンデンサに蓄えられた残留電荷を放電するように前記インバータを制御する、請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機駆動システム。
6. 前記制御装置は、前記開閉装置を開放した後に、前記電動機が制動トルクを発生するように前記インバータを制御するとともに、前記制動トルクによって前記電動機の回転速度が低下したときに前記コンデンサに蓄えられた残留電荷を放電するように前記インバータを制御する、請求項５に記載の電動機駆動システム。
7. 前記制御装置は、前記電動機から電磁気的な作用に基づく制動トルクを発生させるように、前記インバータを制御する、請求項６に記載の電動機駆動システム。

Images