JP2007129799A - モータ駆動装置およびそれを備えるハイブリッド車駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リンプフォーム走行時の車両の走行距離を伸ばすことが可能なモータ駆動装置およびそれを備えたハイブリッド車駆動装置を提供する。
【解決手段】主制御部は、エンジンＥＮＧまたはモータジェネレータＭＧ１の異常が検出されると、メインバッテリＭＢの電力を用いてモータジェネレータＭＧ２のみを駆動するリンプフォーム走行に移行する。主制御部は、メインバッテリＭＢの充電量が所定値以下に減少したと判定されると、メインバッテリＭＢからの電力供給経路を遮断し、かつ補機バッテリＳＢからの直流電圧が昇圧されて電源線ＰＬ１，ＰＬ２に供給されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の電圧変換動作を制御する。補機バッテリＳＢはＥＣＵ関係の電源であることを考慮し、補機バッテリＳＢからのモータジェネレータＭＧ２への電力供給は、これらの正常動作が確保される充電量の範囲内で行なわれる。
【選択図】図１

Description

この発明は、モータを駆動するモータ駆動装置、およびそれを備えるハイブリッド車駆動装置にする。

最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、インバータを介して直流電源により駆動されるモータを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。

また、電気自動車は、インバータを介して直流電源によって駆動されるモータを動力源とする自動車である。

このようなハイブリッド自動車または電気自動車においては、直流電源からの直流電圧を昇圧コンバータによって昇圧し、その昇圧した直流電圧がモータを駆動するインバータに供給されるように構成したシステムについても検討されている（たとえば特許文献１および２参照）。

また、ハイブリッド自動車または電気自動車においては、直流電源からの直流電圧を降圧し、その降圧した直流電圧をライト等の負荷に供給することが行なわれている（たとえば特許文献３参照）。

ところで、ハイブリッド自動車においては、エンジンまたはエンジンの出力軸に結合される発電機に異常が検出されると、エンジンを動力源とした走行が不可能となることから、車両の走行状態を、エンジンおよび発電機を停止状態とし、モータのみによって走行を続行する、いわゆる「リンプフォーム走行」に移行する。そして、このリンプフォーム走行を行なうことによって、車両を他の車両や歩行者等の妨げにならない場所まで移動可能とする。

しかしながら、リンプフォーム走行時には、発電機で電力を回生することも出来なくなるため、走行可能な距離は、直流電源の充電量により制限されてしまう。

そこで、リンプフォーム走行時の走行距離を伸ばす手段として、たとえば特許文献１は、エンジンやエンジンの出力軸に結合された第１のモータに異常が発生し、二次電池の充電量が減少している場合には、モータの動力性能を低減させるようにモータを制御する技術を開示する。

これによれば、二次電池の充電量が減少している場合でも、動力性能を低減させたことによりモータで消費される電力が少なくなるため、二次電池の充電量が減少する割合が緩やかとなり、車両の走行距離を伸ばすことができる。
特開２００１−３２０８０６号公報 特開２００１−３２９８８４号公報 特開２００２−１７６７０４号公報

しかしながら、上記の特許文献１によっても、リンプフォーム走行時の走行距離は、直流電源の限られた充電量の範囲内でしか伸ばすことができない。そのため、直流電源の充電量が低い場合には、車両を安全な場所まで避難させることができない可能性がある。

したがって、異常発生時の車両の安全性を保障するフェイルセーフ機能をより一層充実させるためには、限られた直流電源の充電量の下で走行距離をさらに伸長できることが望まれる。

それゆえ、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、リンプフォーム走行時の車両の走行距離を伸ばすことが可能なモータ駆動装置およびそれを備えたハイブリッド車駆動装置を提供することである。

この発明によれば、モータ駆動装置は、車両駆動用のモータと、電源線へ電力を供給可能に設けられた第１電源と、電源線とモータとの間に設けられ、第１電源からの第１の直流電圧を受けてモータを駆動制御するための電力変換を行なう駆動回路と、電源線に対して第１電源に並列に接続され、第１の直流電圧よりも低い第２の直流電圧を受けて充電される第２電源と、第２電源と電源線との間で第１の直流電圧を第２の直流電圧へ変換する電圧変換器と、第１電源および第２電源の充電量に応じて、車両の走行中に第２の直流電圧を第１の直流電圧へ変換して電源線へ供給するように電圧変換器を制御する制御装置とを備える。

上記のモータ駆動装置によれば、制御装置は、電圧変換器に昇圧動作を実行させることにより、第１電源に加え、第２電源に蓄えられた電力を用いてモータを駆動する。その結果、モータを動力源とした車両において、第１電源のみの電力を用いた場合に対して走行距離を伸ばすことができる。

好ましくは、制御装置は、第１電源から電源線に電力を供給してモータを駆動制御する第１の駆動制御手段と、第１電源の充電量が所定のしきい値以下となったことに応じて、第１電源を電源線から電気的に切り離して第１電源からの電力供給を停止し、かつ、第２電源から電源線に電力を供給してモータを駆動制御する第２の駆動制御手段とを含む。

上記のモータ駆動装置によれば、第１電源の充電量が減少して所定のしきい値を下回ったときには、電力供給経路を第２電源に切換えてモータ駆動を継続するため、モータを動力源とした車両において、第１電源のみの電力を用いた場合に対して走行距離を伸ばすことができる。

好ましくは、第１の駆動制御手段は、第１電源の充電量が減少するに従ってモータの動力性能を低減させるようにモータを駆動制御する。第２の駆動制御手段は、第２電源の充電量が減少するに従ってモータの動力性能を低減させるようにモータを駆動制御する。

上記のモータ駆動装置によれば、モータの動力性能を低減させることによってモータで消費される電力が抑えられる。これにより、第１電源および第２電源の充電量が減少する速度を抑えることができ、モータを動力源とした車両の走行距離をより一層伸ばすことができる。

好ましくは、第１の駆動制御手段は、第１電源の充電量が減少するに従ってモータの最大回転数を低減させるようにモータを駆動制御する。第２の駆動制御手段は、第２電源の充電量が減少するに従ってモータの最大回転数を低減させるようにモータを駆動制御する。

上記のモータ駆動装置によれば、モータ最大回転数を低減させることによってモータの動力性能が減少するため、モータで消費される電力が抑えられる。これにより、第１電源および第２電源の充電量の減少速度を抑えることができ、モータを動力源とした車両の走行距離を伸ばすことができる。

好ましくは、制御装置は、第１電源から電源線に電力を供給してモータを駆動制御する駆動制御手段と、第１電源の充電量が所定のしきい値以下となったことに応じて、第２の直流電圧を第１の直流電圧へ変換して電源線へ供給するように電圧変換器を制御する電圧変換器を制御する電圧変換制御手段とを含む。

上記のモータ駆動装置によれば、第１電源の電力を用いたモータ駆動時において、第１電源の充電量の減少に応じて第２電源からの直流電力が第１電源の充電用またはモータ駆動用に利用される。そのため、モータを動力源とした車両において、第１電源の電力のみを用いた場合に対して走行距離を伸ばすことができる。

この発明によれば、ハイブリッド車を駆動するハイブリッド車駆動装置は、内燃機関と、内燃機関に接続された発電機と、モータを駆動する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置とを備える。駆動回路は、第１電源または発電機の少なくともいずれか一方から電源線を介して電力の供給を受けてモータを駆動し、内燃機関または発電機の異常検出に応じて、第１電源および第２電源の少なくとも一方から電源線を介して電力の供給を受けてモータを駆動する。

上記のハイブリッド車駆動装置によれば、内燃機関または発電機の異常検出に応じて実行されるリンプフォーム走行における走行距離を伸ばすことができる。その結果、異常検出時の車両の安全を保障するフェイルセーフ機能が保証される。

好ましくは、第１電源は、車両駆動用のバッテリであり、第２電源は、車両の補機を駆動するためのバッテリである。

上記のハイブリッド車駆動装置によれば、補機バッテリの電力をモータ駆動または車両駆動用バッテリの充電に用いることにより、新たな蓄電機構を設けることなく、リンプフォーム走行時の走行距離を伸ばすことができる。

この発明によれば、第１電源に加え、第２電源に蓄えられた電力を用いてモータを駆動することから、モータを動力源とした車両において、第１電源のみの電力を用いた場合に対して走行距離を伸ばすことができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従うモータ駆動装置の概略ブロック図である。

図１を参照して、モータ駆動装置１００は、メインバッテリＭＢと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、昇圧コンバータ１２と、インバータ１４，３１と、電流センサ２４，２８と、電圧センサ１０，２０と、モータ制御部３０とを備える。

エンジンＥＮＧは、ガソリンなどの燃料の燃焼エネルギーを源として駆動力を発生する。エンジンＥＮＧの発生する駆動力は、図１の太斜線で示すように、動力分割機構５０により、２つの経路に分割される。一方は、図示しない減速機を介して車輪を駆動する駆動軸に伝達する経路である。もう一方は、モータジェネレータＭＧ１へ伝達する経路である。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、発電機としても電動機としても機能し得るが、以下に示すように、モータジェネレータＭＧ１は、主として発電機として動作し、モータジェネレータＭＧ２は、主として電動機として動作する。

詳細には、モータジェネレータＭＧ１は、三相交流回転機であり、加速時において、エンジンＥＮＧを始動する始動機として用いられる。このとき、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリＢからの電力の供給を受けて電動機として駆動し、エンジンＥＮＧをクランキングして始動する。

さらに、エンジンＥＮＧの始動後において、モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構５０を介して伝達されたエンジンＥＮＧの駆動力によって回転されて発電する。

モータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、車両の運転状態やバッテリＢの充電量によって使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時においては、モータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、そのままモータジェネレータＭＧ２を駆動させる電力となる。一方、バッテリＢの充電量が所定の値よりも低いときには、モータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、インバータ１４によって交流電力から直流電力に変換されてバッテリＢに蓄えられる。

モータジェネレータＭＧ２は、三相交流回転機であり、バッテリＢに蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１が発電した電力の少なくともいずれか一方によって駆動される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、減速機を介して車輪の駆動軸に伝達される。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、エンジンＥＮＧをアシストして車両を走行させたり、自己の駆動力のみによって車両を走行させたりする。

また、車両の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２は、減速機を介して車輪により回転されて発電機として動作する。このとき、モータジェネレータＭＧ２により発電された回生電力は、インバータ３１を介してバッテリＢに充電される。

システムリレーＳＲ１は、バッテリＢの正極と昇圧コンバータ１２との間に接続される。システムリレーＳＲ２は、バッテリＢの負極と昇圧コンバータ１２との間に接続される。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、モータ制御部３０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。より具体的には、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、モータ制御部３０からのＨ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥＢによりオンされ、モータ制御部３０からのＬ（論理ロー）レベルの信号ＳＥＢによりオフされる。

昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１の一方端はバッテリＢの電源ラインに接続され、他方端はＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタは電源ラインに接続され、ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタはアースラインに接続される。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続されている。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とから成る。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。

Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８から成る。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。

各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ１は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中性点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。

インバータ３１は、インバータ１４と同様の構成から成る。
メインバッテリＭＢは、走行用バッテリであって、たとえばニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの２次電池セルを多数直列に接続して構成される高電圧のバッテリである。なお、メインバッテリＭＢを、これらの２次電池以外に、キャパシタ、コンデンサあるいは燃料電池などで構成しても良い。電圧センサ１０は、メインバッテリＭＢから出力される直流電圧ＶＢｍを検出し、その検出した直流電圧ＶＢｍをモータ制御部３０へ出力する。

コンデンサＣ１は、バッテリＢから供給された直流電圧ＶＢｍを平滑化し、その平滑化した直流電圧ＶＢｍを昇圧コンバータ１２へ供給する。

昇圧コンバータ１２は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧ＶＢｍを昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１２は、モータ制御部３０から信号ＰＷＭＣを受けると、信号ＰＷＭＣによってＮＰＮトランジスタＱ２がオンされた期間に応じて直流電圧ＶＢｍを昇圧してコンデンサＣ２に供給する。

また、昇圧コンバータ１２は、モータ制御部３０から信号ＰＷＭＣを受けると、コンデンサＣ２を介してインバータ１４および／またはインバータ３１から供給された直流電圧を降圧してバッテリＢを充電する。

コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４，３１へ供給する。電圧センサ２０は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ（インバータ１４，３１への入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した出力電圧Ｖｍをモータ制御部３０へ出力する。

インバータ１４は、コンデンサＣ２を介してバッテリＢから直流電圧が供給されるとモータ制御部３０からの信号ＰＷＭＩ１に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１に従ったトルクを発生するように駆動される。

また、インバータ１４は、モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、モータジェネレータＭＧ１が発電した交流電圧をモータ制御部３０からの信号ＰＷＭＩ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。

インバータ３１は、コンデンサＣ２を介してバッテリＢから直流電圧が供給されるとモータ制御部３０からの信号ＰＷＭＩ２に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値ＴＲ２に従ったトルクを発生するように駆動される。

また、インバータ３１は、モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、モータジェネレータＭＧ２が発電した交流電圧をモータ制御部３０からの信号ＰＷＭＩ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１をモータ制御部３０へ出力する。電流センサ２８は、モータジェネレータＭＧ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２をモータ制御部３０へ出力する。

モータ駆動装置１００は、さらに、高電圧のメインバッテリＭＢとは別に、補機電装品に電力を供給する補機バッテリＳＢと、メインバッテリＭＢの電力を降圧して補機バッテリＳＢに供給するＤＣ／ＤＣコンバータ４２と、電圧センサ４０とを備える。

補機バッテリＳＢは、たとえば鉛蓄電池である。補機バッテリＳＢから電力供給を受けて動作する補機電装品としては、車両の走行を制御するエンジンＥＣＵ、パワートレインＥＣＵ、ブレーキＥＣＵなどのＥＣＵ関係、灯火装置、点火装置、電動ポンプなどが含まれる。電圧センサ４０は、補機バッテリＳＢから出力される直流電圧ＶＢｓを検出し、その検出した直流電圧ＶＢｓをモータ制御部３０へ出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、昇圧および降圧動作が可能な双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。詳細には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、モータ制御部３０からの信号ＤＲＶによって駆動され、メインバッテリＭＢから供給される電力の電圧を降圧して補機バッテリＳＢへ供給する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、後述するように、モータ制御部３０からの信号ＤＲＶによって補機バッテリＳＢから供給された電力を昇圧して昇圧コンバータ１２を介してモータジェネレータＭＧ２へ供給する。

図２は、図１におけるＤＣ／ＤＣコンバータ４２の回路図である。
図２を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、入力端子４３，４４と、ＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１２と、ダイオードＤ９〜Ｄ１４と、トランスＴ１と、コイルＬ２と、コンデンサＣ３と、出力端子４５，４６とを含む。

入力端子４３，４４は、メインバッテリＭＢから直流電圧を受け、その受けた直流電圧をＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１０およびＮＰＮトランジスタＱ１１，Ｑ１２の両端に供給する。

ＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１０は、電源電圧と接地電圧との間に直列に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１１，Ｑ１２は、電源電圧と接地電圧との間に直列に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１０は、電源電圧と接地電圧との間に、ＮＰＮトランジスタＱ１１，Ｑ１２と並列に接続される。各ＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ９〜Ｄ１２がそれぞれ接続されている。

ＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１２は、図１のモータ制御部３０に含まれるＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段からの信号ＤＲＶに応じてオン／オフされる。

トランスＴ１は、その一次側コイルが、ＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１０の接続ノードと、ＮＰＮトランジスタＱ１１，Ｑ１２の接続ノードとの間に配される。さらに、一次側コイルに対向するように、トランスＴ１の二次側コイルが配される。

ダイオードＤ１３は、トランスＴ１の二次側コイルからコイルＬ１に電流を流すようにトランスＴ１の二次側コイルとコイルＬ２との間に接続される。

ダイオードＤ１４は、ダイオードＤ１３とコイルＬ２との接続ノードから二次側コイルの低圧側へ出力電流が流れ込むのを阻止するように、トランスＴ１の二次側コイルとコイルＬ２との間に接続される。

コイルＬ２は、ダイオードＤ１３と出力端子４５との間に接続される。コンデンサＣ３は、コイルＬ２の出力側と接地電圧との間に接続され、コイルＬ２からの出力電圧を平滑化して出力端子４５に与える。

以上の構成において、ＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１２がオンされ、ＮＰＮトランジスタＱ１０，Ｑ１１がオフされると、電源電圧〜ＮＰＮトランジスタＱ９〜トランスＴ１の一次側コイル〜ＮＰＮトランジスタＱ１２〜接地電圧の経路で入力電流が流れる。そして、トランスＴ１は、一次側コイルと二次側コイルとの巻線比に応じて入力電圧を降圧して出力電圧を出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の二次側では、トランスＴ１の二次側コイル〜ダイオードＤ１３〜コイルＬ２〜補機バッテリＳＢ〜接地電圧の経路で出力電流が流れる。

ＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１２がオン／オフされる割合、つまりデューティ比に応じて、入力電流が変化し、トランスＴ１に印加される電圧が変化する。すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１２のオンデューティが大きくなると、入力電流が増加してトランスＴ１に印加される電圧が増加する。一方、ＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１２のオンデューティが小さくなると、入力電流が減少してトランスＴ１に印加される電圧が減少する。

そして、トランスＴ１は、トランスＴ１に印加される電圧を、その電圧レベルに応じて降圧するので、ＤＣ／ＤＣコンバータの二次側の出力電圧は、トランスＴ１に印加される電圧に応じて変化する。

したがって、ＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１２のオンデューティ比を制御することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の出力電圧を補機バッテリＳＢの目標とする所望の充電電圧となるように制御することができる。

再び図１を参照して、モータ制御部３０は、図示しない主制御部とともに、ＨＶＥＣＵ（Hybrid Vehicle Electrical Control Unit）に含まれる。モータ制御部３０は、主制御部からトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を受け、電圧センサ１０から直流電圧ＶＢｍを受け、電圧センサ２０から昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ（すなわち、インバータ１４，３１への入力電圧）を受け、電圧センサ４０から直流電圧ＶＢｓを受け、電流センサ２４からモータ電流ＭＣＲＴ１を受け、電流センサ２８からモータ電流ＭＣＲＴ２を受ける。

そして、モータ制御部３０は、出力電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ１およびモータ電流ＭＣＲＴ１に基づいて、インバータ１４がモータジェネレータＭＧ１を駆動するときにインバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ１４へ出力する。

また、モータ制御部３０は、出力電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ２およびモータ電流ＭＣＲＴ２に基づいて、インバータ３１がモータジェネレータＭＧ２を駆動するときにインバータ３１のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ３１へ出力する。

さらに、モータ制御部３０は、インバータ１４（または３１）がモータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）を駆動するとき、直流電圧ＶＢｍ、出力電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）およびモータ回転数ＭＲＮ１（またはＭＲＮ２）に基づいて、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＣを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。

さらに、モータ制御部３０は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオン／オフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。

さらに、モータ制御部３０は、直流電圧ＶＢｍおよび直流電圧ＶＢｓに基づいて、後述する方法によりメインバッテリＭＢからの直流電圧で補機バッテリＳＢを充電するときにＤＣ／ＤＣコンバータ４２のＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１２をスイッチング制御するための信号ＤＲＶを生成し、その生成した信号ＤＲＶをＤＣ／ＤＣコンバータ４２へ出力する。

また、モータ制御部３０は、直流電圧ＶＢｍおよび直流電圧ＶＢｓに基づいて、後述する方法により補機バッテリＳＢから供給された電力を昇圧して昇圧コンバータ１２を介してモータジェネレータＭＧ２へ供給するときにＤＣ／ＤＣコンバータ４２のＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１２をスイッチング制御するための信号ＤＲＶを生成し、その生成した信号ＤＲＶをＤＣ／ＤＣコンバータ４２へ出力する。

図３は、図１のモータ制御部３０を含むハイブリッド制御システムの機能ブロック図である。

図３を参照して、ハイブリッド制御システムは、ＨＶＥＣＵ６０と、バッテリＥＣＵ６６と、エンジンＥＣＵ６８と、シフトポジションセンサ７０と、アクセルポジションセンサ７２とを含む。

シフトポジションセンサ７０は、運転者により操作されたシフトレバー（図示せず）の位置（シフトポジション）を検出し、その検出したシフトポジションＳＰを主制御部６２へ出力する。

アクセルポジションセンサ７２は、運転者によるアクセルの踏込み量ＡＰを検出し、その検出したアクセル踏込み量ＡＰを主制御部６２へ出力する。

バッテリＥＣＵ６６は、電圧センサ１０から直流電圧ＶＢｍを受け、電圧センサ４０から直流電圧ＶＢｓを受ける。そして、バッテリＥＣＵ６６は、直流電圧ＶＢｍに基づいてメインバッテリＭＢの充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）ＳＯＣ（ＭＢ）を推定し、その推定したＳＯＣ（ＭＢ）を主制御部６２へ出力する。また、バッテリＥＣＵ６６は、直流電圧ＶＢｓに基づいて補機バッテリＳＢの充電量ＳＯＣ（ＳＢ）を推定し、その推定した充電量ＳＯＣ（ＳＢ）を主制御部６２へ出力する。

ＨＶＥＣＵ６０は、主制御部６２と、モータ制御部３０と、異常検出部６４とを含む。
主制御部６２は、エンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数やトルクの配分等の制御量を決定し、その決定した制御量に基づいてモータ制御部３０およびエンジンＥＣＵ６８に各種の要求値を供給する。

すなわち、主制御部６２は、シフトポジションセンサ７０からシフトポジションＳＰを受け、アクセルポジションセンサ７２からアクセル踏込み量ＡＰを受け、バッテリＥＣＵ６６からメインバッテリＭＢの充電量ＳＯＣ（ＭＢ）および補機バッテリＳＢの充電量ＳＯＣ（ＳＢ）を受け、エンジンＥＣＵ６８からエンジン回転数ＭＲＮＥを受ける。

主制御部６２は、シフトポジションＳＰおよびアクセルポジションＡＰに基づいて運転者の要求出力を算出する。また、メインバッテリＭＢの充電量ＳＯＣ（ＭＢ）に基づいてメインバッテリＭＢへの充電要求値を決定する。すなわち、メインバッテリＭＢの充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定のしきい値を下回り、充電が必要な場合には、運転者の要求出力よりも大きい動力をエンジンＥＮＧに出力させて、その一部をモータジェネレータＭＧ１によるメインバッテリＭＢの充電動作に配分する。

そして、主制御部６２は、運転者の要求出力とメインバッテリＭＢへの充電要求値とから車両の走行に必要な駆動力を算出し、その算出した駆動力が得られるようにエンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。

具体的には、主制御部６２は、エンジンＥＣＵ６８に対しては、出力要求値ＰＥｒｅｑと目標回転数ＭＲＮＥ＊とを出力する。これにより、エンジンＥＣＵ６８は、目標回転数ＭＲＮＥ＊と実回転数ＭＲＮＥとを一致させるように、エンジンＥＮＧの出力する動力（回転数×トルク）を制御する。

また、主制御部６２は、モータ制御部３０に対しては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の要求出力（回転数×トルク）から決定したトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２を出力する。モータ制御部３０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２から変換したモータ駆動電流の電流指令に基づいて、実際のモータ駆動電流を電流指令に一致させるための電流制御を行なう。

さらに、主制御部６２は、バッテリＥＣＵ６６から補機バッテリＳＢの充電量ＳＯＣ（ＳＢ）を受けると、充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が補機電装品を正常動作させるのに必要な所定量以下であるか否かを判定する。そして、充電量ＳＯＣ（ＳＢ）が所定量以下と判定されると、主制御部６２は、充電要求を示す信号ＣＲを生成してモータ制御部３０へ出力する。これにより、モータ制御部３０は、メインバッテリＭＢからの直流電圧を降圧して補機バッテリＳＢに供給するようにＤＣ／ＤＣコンバータ４２を制御する。

また、主制御部６２は、後述するように、補機バッテリＳＢからの電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を駆動する場合に、放電要求を示す信号ＤＲを生成してモータ制御部３０へ出力する。これにより、モータ制御部３０は、補機バッテリＳＢからの直流電圧を昇圧して昇圧コンバータ１２に供給するようにＤＣ／ＤＣコンバータ４２を制御する。

詳細には、モータ制御部３０は、インバータ制御手段３０１と、コンバータ制御手段３０２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段３０３とを含む。

インバータ制御手段３０１は、トルク指令値ＴＲ１，２、モータ電流ＭＣＲＴ１，２および入力電圧Ｖｍに基づいて、モータジェネレータＭＧ１またはＭＧ２の駆動時、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするための信号ＰＷＭＩ１と、インバータ３１のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするための信号ＰＷＭＩ２とを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４へ出力し、生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ３１へ出力する。

より具体的には、インバータ制御手段３０１は、入力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ１およびトルク指令値ＴＲ１に基づいて、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果に基づいてインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭＩ１を生成する。そして、インバータ制御回路３０１は、生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータの各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、インバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ１が指定されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ１の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲ１に応じたモータトルクが出力される。

また、インバータ制御手段３０１は、入力電圧Ｖｍ，モータ回転数ＭＲＮ２およびトルク指令値ＴＲ２に基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＩ２を生成してインバータ３１のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、インバータ３１の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ２が指定されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ２の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲ２に応じたモータトルクが出力される。

コンバータ制御手段３０２は、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）、モータ回転数ＭＲＮ１（またはＭＲＮ２）、直流電圧ＶＢｍおよび出力電圧Ｖｍに基づいて、モータジェネレータＭＧ１またはＭＧ２の駆動時、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段３０３は、主制御部６２から補機バッテリＳＢの充電要求を示す信号ＣＲを受けると、直流電圧ＶＢｍおよび直流電圧ＶＢｓに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２のＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１２をオン／オフするための信号ＤＲＶを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ４２へ出力する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、メインバッテリＭＢからの直流電圧ＶＢｍを降圧して補機バッテリＳＢへ供給する。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段３０３は、主制御部６２から補機バッテリＳＢの放電要求を示す信号ＤＲを受けると、直流電圧ＶＢｍおよび直流電圧ＶＢｓに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２のＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１２をオン／オフするための信号ＤＲＶを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ４２へ出力する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、補機バッテリＳＢからの直流電圧を昇圧して昇圧コンバータ１２へ供給する。

ここで、図１のモータ駆動装置１００を搭載したハイブリッド車両において、走行中にエンジンＥＮＧまたはモータジェネレータＭＧ１に異常が生じた場合を考える。

すなわち、エンジンＥＮＧまたはそれに関連した部分に異常が生じた場合には、エンジンＥＮＧがストールするため、エンジンＥＮＧを動力源とした走行が不可能となる。あるいは、エンジンＥＮＧの停止中にモータジェネレータＭＧ１またはそれに関連する部分に異常が生じた場合においても、エンジンＥＮＧを始動させることが出来ないため、エンジンＥＮＧを動力源とした走行が不可能となる。

さらには、エンジンＥＮＧやモータジェネレータＭＧ１に異常が生じると、モータジェネレータＭＧ１で電力を回生することも不可能となるため、メインバッテリＭＢに電力を供給することも出来なくなってしまう。

そこで、このような不具合に対処するために、主制御部６２は、エンジンＥＮＧまたはモータジェネレータＭＧ１の異常が検出されると、ハイブリッド車両の走行状態を、エンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１を停止状態とし、モータジェネレータＭＧ２のみによって走行を続行する、いわゆる「リンプフォーム走行」に移行する。そして、このリンプフォーム走行を行なうことによって、車両を他の車両や歩行者等の妨げにならない場所まで移動可能とする。

このとき、モータ駆動装置１００においては、モータ制御部３０がメインバッテリＭＢに蓄えられている電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を駆動する。そのため、リンプフォーム走行時に走行可能な距離は、メインバッテリＭＢの充電状態によって大きく左右されることになる。すなわち、メインバッテリＭＢの充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値に満たない場合は、モータジェネレータＭＧ２を駆動させるために必要な電力を供給することができないために、走行可能な距離が制限される。その結果、メインバッテリＭＢの充電状態によっては、車両を安全な場所まで避難させることができないおそれがある。

かかるリンプフォーム走行時の走行距離を伸ばす手段としては、上述したように、メインバッテリＭＢの充電量ＳＯＣ（ＭＢ）の減少に応じてモータジェネレータＭＧ２の動力性能を低減させる手段が検討されている。

しかしながら、この手段によっても、走行距離は、メインバッテリＭＢの限られた充電量ＳＯＣ（ＭＢ）の範囲内でしか伸ばすことができない。異常発生時の車両の安全性を保障するフェイルセーフ機能をより高めるためには、走行距離をさらに伸長させることが求められる。

そこで、この発明によるモータ駆動装置１００は、リンプフォーム走行時には、メインバッテリＭＢに蓄えられている電力に加えて、本来、補機電装品を駆動するために搭載された補機バッテリＳＢに蓄積された電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を駆動可能な構成とする。

なお、補機バッテリＳＢはＥＣＵ関係を駆動するための電源であることから、補機バッテリＳＢからのモータジェネレータＭＧ２への電力供給は、これらの正常動作が確保される充電量ＳＯＣ（ＳＢ）の範囲内で行なわれるものとする。

さらに、本構成において、メインバッテリＭＢおよび補機バッテリＳＢの充電量の減少に応じてモータジェネレータＭＧ２の動力性能を低減させる手段を採用することにより、モータジェネレータＭＧ２の消費電力を抑えてメインバッテリＭＢおよび補機バッテリＳＢの充電量を緩やかに減少させることにより、走行距離のより一層の伸長を図ることとする。

以下に、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置１００におけるリンプフォーム走行時のモータの駆動制御について説明する。

図４および図５は、図２のＨＶＥＣＵ６０にて実行されるリンプフォーム走行時のモータ駆動制御動作を説明するためのフローチャートである。

図４を参照して、まず、ＨＶＥＣＵ６０の異常検出部６４は、エンジンＥＣＵ６８またはモータ制御部３０からの信号に基づいて、エンジンＥＮＧまたはモータジェネレータＭＧ１に異常が検出されたか否かを判定する（ステップＳ０１）。そして、エンジンＥＮＧまたはモータジェネレータＭＧ１に異常が検出されたと判定されると、異常検出部６４は、異常検出を指示する信号ＥＭＧを生成して主制御部６２へ出力する。一方、ステップＳ０１において、エンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１のいずれについても異常が検出されていないと判定されると、主制御部６２は、通常の処理によって、エンジンＥＮＧの出力要求値ＰＥｒｅｑおよびトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２を算出して、エンジンＥＣＵ６８およびモータ制御部３０へそれぞれ出力する（ステップＳ０２）。

ステップＳ０１において、主制御部６２は、異常検出部６４から信号ＥＭＧを受けると、エンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１を停止状態とするとともに、メインバッテリＭＢおよび補機バッテリＳＢに蓄積された電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を駆動し、モータジェネレータＭＧ２のみによるリンプフォーム走行に移行する。

このとき、主制御部６２は、ステップＳ０３以降に示すように、メインバッテリＭＢの充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が減少するに従ってモータジェネレータＭＧ２の動力性能を低減させるように、モータジェネレータＭＧ２の要求出力（回転数×トルク）を制御する。

具体的には、主制御部６２は、メインバッテリＭＢの充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ０３）。この判定において、主制御部６２は、図６に示すメインバッテリＭＢからの直流電圧ＶＢｍと充電量ＳＯＣ（ＭＢ）との関係を予めマップとして有しており、電圧センサ１０からの直流電圧ＶＢｍから充電量ＳＯＣ（ＭＢ）を推定する。主制御部６２は、図６の関係において、リンプフォーム走行に必要な電力がメインバッテリＭＢに蓄積されているか否かの判断基準として所定値Ａ１を設定し、推定した充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ１以下であるか否かを判定する。

なお、主制御部６２は、メインバッテリＭＢを流れる電流を積算して充電量ＳＯＣ（ＭＢ）を推定する構成としても良い。

ステップＳ０３において充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ１を上回ると判定されると、主制御部６２は、メインバッテリＭＢにリンプフォーム走行に必要な電力が十分に蓄えられていると判断して、運転者の要求に従った走行を行なうようにモータジェネレータＭＧ２を駆動制御する。

すなわち、主制御部６２は、アクセルペダル踏込み量ＡＰ等から算出される運転者の要求出力Ｐ２ｔａｇと、モータ回転数ＭＲＮ２とに基づいてモータジェネレータＭＧ２の要求トルクＴ２ｔａｇを算出する（ステップＳ０９）。そして、主制御部６２は、エンジンＥＣＵ６８に対して出力要求値ＰＥｒｅｑ＝０を出力するとともに、モータ制御部３０に対して、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値として、ＴＲ１＝０を出力し、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値として、ＴＲ２＝Ｔ２ｔａｇを出力する（ステップＳ１０）。

一方、ステップＳ０３において充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ１以下であると判定されると、主制御部６２は、モータジェネレータＭＧ２で消費される電力を制限しつつ、モータジェネレータＭＧ２による走行が行なわれるように、要求出力を決定する。

具体的には、主制御部６２は、充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が減少するに従って、モータジェネレータＭＧ２の回転数ＭＲＮ２を、予め設定した最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ１以下となるように制限する（ステップＳ０４）。

図７は、メインバッテリＭＢの充電量ＳＯＣ（ＭＢ）とモータジェネレータＭＧ２の最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ１との関係を示す図である。

図７に示すように、メインバッテリＭＢの充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ１を上回っている場合は、モータ回転数ＭＲＮ２は何ら制限を受けることがない。一方、充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ１以下となる場合には、モータ回転数ＭＲＮ２は最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ１が設定され、最大回転数ＭＲＮ＿ｍａｘ１以下となるように制限される。

なお、最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ１は、充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が低下するに従って減少するように設定される。最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ１は、最終的に所定の回転数ＭＲＮ＿ｌｉｍ１に収束し、充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が減少しても、もはやそれ以上下がることがない。これにより、ハイブリッド車両の最低限の走行が保証されるように設定される。

主制御部６２は、図７に示すマップを予め記憶しており、バッテリＥＣＵ６６からの充電量ＳＯＣ（ＭＢ）に基づいて、マップの中から対応する最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ１を求める。

次に、主制御部６２は、実際のモータ回転数ＭＲＮ２がステップＳ０７で求めた最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ１を上回っているか否かを判定する（ステップＳ０５）。モータ回転数ＭＲＮ２が最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ１以下であると判定されると、主制御部６２は、モータ回転数ＭＲＮ２が制限内にあって運転者の要求通りの出力を出しても問題がないと判断し、運転者の要求に従った走行を行なうようにモータジェネレータＭＧ２を駆動制御する（ステップＳ０９）。

一方、ステップＳ０５においてモータ回転数ＭＲＮ２が最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ１を上回ると判定されると、主制御部６２は、モータ回転数ＭＲＮ２が最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ１と等しくなるようなモータジェネレータＭＧ２の要求トルクＴ２ｔａｇを算出する。たとえば主制御部６２は、モータ回転数ＭＲＮ２と最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ１との偏差に所定の比例定数を掛けて得られる比例項と、偏差の時間積分値に所定の比例定数を掛けて得られる積分項との和から、要求トルクＴ２ｔａｇを算出する。

そして、主制御部６２は、エンジンＥＣＵ６８に対して出力要求値ＰＥｒｅｑ＝０を出力するとともに、モータ制御部３０に対して、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値として、ＴＲ１＝０を出力し、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２として、ステップＳ０６で算出した要求トルクＴ２ｔａｇを出力する（ステップＳ０７）。

そして、ステップＳ０７，Ｓ１０により、エンジンＥＣＵ６８およびモータ制御部３０のそれぞれに出力要求値ＰＥｒｅｑおよびトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２が出力されると、エンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１は共に停止状態となり、モータジェネレータＭＧ２のみが要求トルクＴ２ｔａｇを出力するように駆動制御される。

以上のステップＳ０３〜Ｓ０７，Ｓ０９およびＳ１０に基づいたモータジェネレータＭＧ２の駆動制御は、メインバッテリＭＢの充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ２以下となるまで繰り返し実行される。そして、充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ２以下と判定されると（ステップＳ０８）、主制御部６２は、図５のステップＳ１１へと進み、メインバッテリＭＢに代わって補機バッテリＳＢの電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を駆動するように、電力供給経路を切換える。そして、補機バッテリＳＢの電力を用いる場合においても、主制御部６２は、図４と同様の手順に従って、補機バッテリＳＢの充電量ＳＯＣ（ＳＢ）が減少するに従ってモータジェネレータＭＧ２の動力性能を低減させるように、モータジェネレータＭＧ２の要求出力（回転数×トルク）を制御する。

具体的には、主制御部６２は、補機バッテリＳＢの充電量ＳＯＣ（ＳＢ）が所定のしきい値Ｂ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。この判定において、主制御部６２は、図６に示す補機バッテリＳＢからの直流電圧ＶＢｓと充電量ＳＯＣ（ＳＢ）との関係に基づいて、電圧センサ１０からの直流電圧ＶＢｓから充電量ＳＯＣ（ＳＢ）を推定する。主制御部６２は、図６の関係において、リンプフォーム走行に必要な電力が補機バッテリＳＢに蓄積されているか否かの判断基準として所定値Ｂ１を設定し、推定した充電量ＳＯＣ（ＳＢ）が所定値Ｂ１以下であるか否かを判定する。

ステップＳ１２において充電量ＳＯＣ（ＳＢ）が所定値Ｂ１を上回ると判定されると、主制御部６２は、補機バッテリＳＢにリンプフォーム走行に必要な電力が十分に蓄えられていると判断して、運転者の要求に従った走行を行なうようにモータジェネレータＭＧ２を駆動制御する。

すなわち、主制御部６２は、アクセルペダル踏込み量ＡＰ等から算出される運転者の要求出力Ｐ２ｔａｇと、モータ回転数ＭＲＮ２とに基づいてモータジェネレータＭＧ２の要求トルクＴ２ｔａｇを算出する（ステップＳ１９）。そして、主制御部６２は、エンジンＥＣＵ６８に対して出力要求値ＰＥｒｅｑ＝０を出力するとともに、モータ制御部３０に対して、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値として、ＴＲ１＝０を出力し、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値として、ＴＲ２＝Ｔ２ｔａｇを出力する（ステップＳ２０）。

一方、ステップＳ１２において充電量ＳＯＣ（ＳＢ）が所定値Ｂ１以下であると判定されると、主制御部６２は、モータジェネレータＭＧ２で消費される電力を制限しつつ、モータジェネレータＭＧ２による走行が行なわれるように、要求出力を決定する。

具体的には、主制御部６２は、充電量ＳＯＣ（ＳＢ）が減少するに従って、モータジェネレータＭＧ２の回転数ＭＲＮ２を、予め設定した最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ２以下となるように制限する（ステップＳ１３）。主制御部６２は、図７に示す補機バッテリＳＢの充電量ＳＯＣ（ＳＢ）とモータジェネレータＭＧ２の最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ２との関係に基づいて、充電量ＳＯＣ（ＳＢ）が所定値Ｂ１以下となる場合には、モータ回転数ＭＲＮ２を最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ２に設定する。これにより、モータ回転数ＭＲＮ２は、最大回転数ＭＲＮ＿ｍａｘ２以下となるように制限される。

なお、最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ２は、充電量ＳＯＣ（ＳＢ）が低下するに従って減少するように設定される。最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ２は、最終的にハイブリッド車両の最低限の走行が保証される所定の回転数ＭＲＮ＿ｌｉｍ２に収束する。

次に、主制御部６２は、実際のモータ回転数ＭＲＮ２がステップＳ１５で求めた最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ２を上回っているか否かを判定する（ステップＳ１４）。モータ回転数ＭＲＮ２が最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ２以下であると判定されると、主制御部６２は、モータ回転数ＭＲＮ２が制限内にあると判断し、運転者の要求に従った走行を行なうようにモータジェネレータＭＧ２を駆動制御する（ステップＳ１９）。

一方、ステップＳ１４においてモータ回転数ＭＲＮ２が最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ２を上回ると判定されると、主制御部６２は、モータ回転数ＭＲＮ２が最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ２と等しくなるようなモータジェネレータＭＧ２の要求トルクＴ２ｔａｇを算出する。要求トルクＴ２ｔａｇの算出は、図４のステップＳ０６で述べたのと同様に、モータ回転数ＭＲＮ２と最大回転数ＭＲＮ２＿ｍａｘ１との偏差に基づいて行なわれる。

そして、主制御部６２は、エンジンＥＣＵ６８に対して出力要求値ＰＥｒｅｑ＝０を出力するとともに、モータ制御部３０に対して、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値として、ＴＲ１＝０を出力し、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２として、ステップＳ１５で算出した要求トルクＴ２ｔａｇを出力する（ステップＳ１６）。

さらに、主制御部６２は、ステップＳ１６，Ｓ１９により、エンジンＥＣＵ６８およびモータ制御部３０のそれぞれに出力要求値ＰＥｒｅｑおよびトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２を出力すると、モータ制御部３０のＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段３０３に対して、補機バッテリＳＢの放電要求を指示する信号ＤＲを出力する（ステップＳ１７）。ＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段３０３は、信号ＤＲに応じて、直流電圧ＶＢｍ，ＶＢｓに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ４２のＮＰＮトランジスタトランジスタＱ９〜Ｑ１２をオン／オフするための信号ＤＲＶを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ４２へ出力する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、補機バッテリＳＢからの直流電圧を昇圧して昇圧コンバータ１２に供給する。

以上のステップＳ１２〜Ｓ１６，Ｓ１８およびＳ１９に基づいたモータジェネレータＭＧ２の駆動制御は、補機バッテリＳＢの充電量ＳＯＣ（ＳＢ）が所定値Ｂ２以下となるまで繰り返し実行される。なお、所定値Ｂ２は、補機バッテリＳＢが補機電装品を正常動作させるのに最低限必要な電力を蓄えるように設定される。そして、充電量ＳＯＣ（ＳＢ）が所定値Ｂ２以下と判定されると（ステップＳ１８）、主制御部６２は、モータジェネレータＭＧ２をも停止状態として、一連のモータジェネレータＭＧ２によるリンプフォーム走行を停止する。

なお、本実施の形態では、モータジェネレータＭＧ２の動力性能を低減させる手段として、モータジェネレータＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮを制限する構成としたが、これ以外に、モータジェネレータＭＧ２の出力トルクあるいはモータ出力を制限する構成としても同様の効果を得ることができる。

以上のようにこの発明の実施の形態１によれば、リンプフォーム走行時には、メインバッテリに蓄えられている電力に加えて、補機バッテリに蓄積された電力を用いて走行用のモータジェネレータを駆動させることから、メインバッテリのみを用いたモータ走行に対して走行距離を伸ばすことができる。これにより、エンジンまたは発電機に異常が生じたときのフェイルセーフ機能を高めることができる。

さらに、メインバッテリおよび補機バッテリの充電量の減少に応じてモータジェネレータの動力性能を低減させることにより、モータジェネレータで消費される電力が抑えられる。これにより、メインバッテリおよび補機バッテリの充電量の減少速度を抑えることができ、リンプフォーム走行時の走行距離を伸ばすことができる。

［実施の形態２］
リンプフォーム走行時の走行距離を伸ばすための他の手段として、本実施の形態では、モータジェネレータＭＧ２の駆動時に、補機バッテリＳＢをメインバッテリＭＢの補助電源として機能させるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４２を駆動させる構成を開示する。なお、本実施の形態にかかるモータ駆動装置およびハイブリッド制御システムは、図１のモータ駆動装置１００および図３のハイブリッド制御システムとそれぞれ同様の構成であるため、これらの構成についての詳細な説明は省略する。

図８は、図２のＨＶＥＣＵ６０にて実行されるリンプフォーム走行時のモータ駆動制御動作を説明するためのフローチャートである。

図８を参照して、まず、ＨＶＥＣＵ６０の異常検出部６４は、エンジンＥＣＵ６８またはモータ制御部３０からの信号に基づいて、エンジンＥＮＧまたはモータジェネレータＭＧ１に異常が検出されたか否かを判定する（ステップＳ３０）。そして、エンジンＥＮＧまたはモータジェネレータＭＧ１に異常が検出されたと判定されると、異常検出部６４は、異常検出を指示する信号ＥＭＧを生成して主制御部６２へ出力する。一方、ステップＳ３０において、エンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１のいずれについても異常が検出されていないと判定されると、主制御部６２は、通常の処理によって、エンジンＥＮＧの出力要求値ＰＥｒｅｑおよびトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２を算出して、エンジンＥＣＵ６８およびモータ制御部３０へそれぞれ出力する（ステップＳ３１）。

ステップＳ３０において、主制御部６２は、異常検出部６４から信号ＥＭＧを受けると、エンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１を停止状態とするとともに、メインバッテリＭＢおよび補機バッテリＳＢに蓄積された電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を駆動し、モータジェネレータＭＧ２のみによるリンプフォーム走行に移行する。

このとき、主制御部６２は、ステップＳ３２以降に示すように、メインバッテリＭＢの充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ１以下の場合は、補機バッテリＳＢからの直流電圧が電源線ＰＬ１，ＰＬ２に供給されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４２を昇圧動作させる。

具体的には、主制御部６２は、メインバッテリＭＢの充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。この判定において、主制御部６２は、図６に示すメインバッテリＭＢからの直流電圧ＶＢｍと充電量ＳＯＣ（ＭＢ）との関係を予めマップとして有しており、電圧センサ１０からの直流電圧ＶＢｍから充電量ＳＯＣ（ＭＢ）を推定する。主制御部６２は、図６の関係において、リンプフォーム走行に必要な電力がメインバッテリＭＢに蓄積されているか否かの判断基準として所定値Ａ１を設定し、推定した充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ１以下であるか否かを判定する。

ステップＳ３２において充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ１を上回ると判定されると、主制御部６２は、メインバッテリＭＢにリンプフォーム走行に必要な電力が十分に蓄えられていると判断して、運転者の要求に従った走行を行なうようにモータジェネレータＭＧ２を駆動制御する。

すなわち、主制御部６２は、アクセルペダル踏込み量ＡＰ等から算出される運転者の要求出力Ｐ２ｔａｇと、モータ回転数ＭＲＮ２とに基づいてモータジェネレータＭＧ２の要求トルクＴ２ｔａｇを算出する（ステップＳ３５）。そして、主制御部６２は、エンジンＥＣＵ６８に対して出力要求値ＰＥｒｅｑ＝０を出力するとともに、モータ制御部３０に対して、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値として、ＴＲ１＝０を出力し、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値として、ＴＲ２＝Ｔ２ｔａｇを出力する（ステップＳ３６）。

一方、ステップＳ０３において充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ１以下であると判定されると、主制御部６２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２をメインバッテリＭＢの充電モードで動作させて、補機バッテリＳＢからの直流電圧を昇圧して電源線ＰＬ１，ＰＬ２に供給する。

具体的には、主制御部６２は、バッテリＥＣＵ６６からの補機バッテリＳＢの充電量ＳＯＣ（ＳＢ）を受けると、充電量ＳＯＣ（ＳＢ）が所定値Ｂ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。所定値Ｂ２は、補機バッテリＳＢが補機電装品を正常動作させるのに最低限必要な電力を蓄えるように設定される。

そして、ステップＳ３３において充電量ＳＯＣ（ＳＢ）が所定値Ｂ２以上であると判定されると、主制御部６２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２をメインバッテリＭＢの充電モードで運転させる（ステップＳ３４）。

すなわち、主制御部６２は、モータ制御部３０のＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段３０３に対して、補機バッテリの放電要求を指示する信号ＤＲを出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段３０３は、信号ＤＲに応じて、直流電圧ＶＢｍ，ＶＢｓに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ４２のＮＰＮトランジスタトランジスタＱ９〜Ｑ１２をオン／オフするための信号ＤＲＶを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ４２へ出力する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、補機バッテリＳＢからの直流電圧を昇圧して電源線ＰＬ１，ＰＬ２へ供給する。電源線ＰＬ１，ＰＬ２に供給された直流電力により、メインバッテリＭＢが充電される。または、電源線ＰＬ１，ＰＬ２に供給された直流電力によってモータジェネレータＭＧ２が駆動される。

そして、ステップＳ３４の充電動作によりメインバッテリＭＢの充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ１を上回ったと判定されると、主制御部６２は、運転者の要求に基づいてモータジェネレータＭＧ２の要求トルクＴ２ｔａｇを算出し（ステップＳ３５）、その算出した要求トルクＴ２ｔａｇをモータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２としてモータ制御部３０へ出力する（ステップＳ３６）。

そして、ステップＳ３６により、エンジンＥＣＵ６８およびモータ制御部３０のそれぞれに出力要求値ＰＥｒｅｑおよびトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２が出力されると、エンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１は共に停止状態となり、モータジェネレータＭＧ２のみが要求トルクＴ２ｔａｇを出力するように駆動制御される。

以上のステップＳ３２〜Ｓ３６に基づいたモータジェネレータＭＧ２の駆動制御は、メインバッテリＭＢの充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ２以下となるまで繰り返し実行される。そして、充電量ＳＯＣ（ＭＢ）が所定値Ａ２以下と判定されると（ステップＳ３７）、主制御部６２は、モータジェネレータＭＧ２をも停止状態として、一連のモータジェネレータＭＧ２によるリンプフォーム走行を停止する。

以上のように、この発明の実施の形態２によれば、リンプフォーム走行時には、補機バッテリからの電力をメインバッテリに蓄積された電力にアシストさせて走行用のモータジェネレータを駆動させることから、メインバッテリのみを用いたモータ走行に対して走行距離を伸ばすことができる。これにより、エンジンまたは発電機に異常が生じたときのハイブリッド車両のフェイルセーフ機能をさらに高めることができる。

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、特許請求の範囲によって示され、特許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、モータ駆動装置およびそれを用いたハイブリッド自動車に適用することができる。

この発明の実施の形態１に従うモータ駆動装置の概略ブロック図である。 図１におけるＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。 図１のモータ制御部を含むハイブリッド制御システムの機能ブロック図である。 図２のＨＶＥＣＵにて実行されるリンプフォーム走行時のモータ駆動制御動作を説明するためのフローチャートである。 図２のＨＶＥＣＵにて実行されるリンプフォーム走行時のモータ駆動制御動作を説明するためのフローチャートである。 メインバッテリからの直流電圧と充電量との関係および補機バッテリからの直流電圧と充電量との関係を示す図である。 メインバッテリおよび補機バッテリの充電量とモータジェネレータＭＧ２の最大回転数との関係を示す図である。 図２のＨＶＥＣＵにて実行されるリンプフォーム走行時のモータ駆動制御動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０，２０，４０ 電圧センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４，３１ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２４，２８ 電流センサ、３０ モータ制御部、４２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、５０ 動力分割機構、６０ ＨＶＥＣＵ、６２ 主制御部、６４ 異常検出部、６６ バッテリＥＣＵ、６８ エンジンＥＣＵ、７０ シフトポジションセンサ、７２ アクセルポジションセンサ、１００ モータ駆動装置、３０１ インバータ制御手段、３０２ コンバータ制御手段、３０３ ＤＣ／ＤＣコンバータ制御手段、ＭＢ メインバッテリ、ＳＢ 補機バッテリ、Ｑ１〜Ｑ１２ ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ１４ ダイオード、Ｃ１〜Ｃ３ コンデンサ、Ｌ１ インダクタ、Ｌ２ コイル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源線、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー。

Claims (7)

1. 車両駆動用のモータと、
   電源線へ電力を供給可能に設けられた第１電源と、
   前記電源線と前記モータとの間に設けられ、前記第１電源からの第１の直流電圧を受けて前記モータを駆動制御するための電力変換を行なう駆動回路と、
   前記電源線に対して前記第１電源に並列に接続され、前記第１の直流電圧よりも低い第２の直流電圧を受けて充電される第２電源と、
   前記第２電源と前記電源線との間で前記第１の直流電圧を前記第２の直流電圧へ変換する電圧変換器と、
   前記第１電源および第２電源の充電量に応じて、前記車両の走行中に前記第２の直流電圧を前記第１の直流電圧へ変換して前記電源線へ供給するように前記電圧変換器を制御する制御装置とを備える、モータ駆動装置。
2. 前記制御装置は、
   前記第１電源から前記電源線に電力を供給して前記モータを駆動制御する第１の駆動制御手段と、
   前記第１電源の充電量が所定のしきい値以下となったことに応じて、前記第１電源を前記電源線から電気的に切り離して前記第１電源からの電力供給を停止し、かつ、前記第２電源から前記電源線に電力を供給して前記モータを駆動制御する第２の駆動制御手段とを含む、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記第１の駆動制御手段は、前記第１電源の充電量が減少するに従って前記モータの動力性能を低減させるように前記モータを駆動制御し、
   前記第２の駆動制御手段は、前記第２電源の充電量が減少するに従って前記モータの動力性能を低減させるように前記モータを駆動制御する、請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記第１の駆動制御手段は、前記第１電源の充電量が減少するに従って前記モータの最大回転数を低減させるように前記モータを駆動制御し、
   前記第２の駆動制御手段は、前記第２電源の充電量が減少するに従って前記モータの最大回転数を低減させるように前記モータを駆動制御する、請求項３に記載のモータ駆動装置。
5. 前記制御装置は、
   前記第１電源から前記電源線に電力を供給して前記モータを駆動制御する駆動制御手段と、
   前記第１電源の充電量が所定のしきい値以下となったことに応じて、前記第２の直流電圧を前記第１の直流電圧へ変換して前記電源線へ供給するように前記電圧変換器を制御する前記電圧変換器を制御する電圧変換制御手段とを含む、請求項１に記載のモータ駆動装置。
6. ハイブリッド車を駆動するハイブリッド車駆動装置であって、
   内燃機関と、
   前記内燃機関に接続された発電機と、
   前記モータを駆動する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置とを備え、
   前記駆動回路は、前記第１電源または前記発電機の少なくともいずれか一方から前記電源線を介して電力の供給を受けて前記モータを駆動し、前記内燃機関または前記発電機の異常検出に応じて、前記第１電源および第２電源の少なくとも一方から前記電源線を介して電力の供給を受けて前記モータを駆動する、ハイブリッド車駆動装置。
7. 前記第１電源は、車両駆動用のバッテリであり、前記第２電源は、前記車両の補機を駆動するためのバッテリである、請求項６に記載のハイブリッド車駆動装置。

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