JP2007252134A - 負荷駆動装置およびそれを搭載した自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】異常検出時における負荷の駆動性能を確保可能な負荷駆動装置およびそれを備えた自動車を提供する。
【解決手段】電圧センサ１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍを検出して制御装置３０へ出力する。制御装置３０は、電圧センサ１３の検出値Ｖｍが許容値を超えたとき、インバータが過電圧と判定してインバータ１４，３１および昇圧コンバータ１２の運転を所定期間停止するとともにバッテリＢを遮断する。コンデンサＣ２の残留電荷が放電抵抗１８により放電されると、制御装置３０は、電圧センサ１３の検出値Ｖｍの時間的変化に基づいて過電圧がインバータ等の異常によるものか、電圧センサ１３の異常によるものかを判別する。電圧センサ１３の異常が判定されると、制御装置３０はインバータ１４，３１および昇圧コンバータ１２の運転停止を解除するとともに、バッテリＢを接続してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。
【選択図】図１

Description

この発明は、負荷を駆動する駆動装置およびそれを搭載した自動車に関する。

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搭載される負荷駆動装置においては、通常、インバータに入力される電圧に過電圧が検出されると、インバータの運転を停止させて、インバータが耐圧破損するのを防止している。

また、インバータからモータの各相コイルに流れるモータ駆動電流に過電流が検出されたときにおいても、インバータの運転を停止させて、過大な電流が通過することによりインバータを構成するスイッチング素子が過熱されるのを防止している。

たとえば特許文献１は、所定の保護回路が、半導体スイッチおよび当該半導体スイッチをオン／オフするゲート回路がモジュール化されてなるパッケージ内に収納されて構成されるインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）であって、保護回路が動作した場合に、保護回路が保護する故障の種類が重故障か軽故障かを判別する故障判別手段と、故障判別手段により故障の種類が重故障と判断された場合には、ゲート回路に直ちにゲートブロック信号を与え、故障の種類が軽故障と判断された場合には、ゲート回路に設定時間後にゲートブロック信号を与えるゲートブロック手段とを備えることを開示する。

これによれば、ＩＰＭを構成するパッケージ内には、保護回路として、過電圧保護回路、過電流保護回路および過熱保護回路が収納される。故障判別手段は、過電圧保護回路や過電流保護回路が動作したときには緊急に停止させた方がよいので、故障の種類を重故障と判別する。一方、過熱保護回路が動作したときにはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）の温度が上昇して危険であるが、２０ｍｓ程度は遅れてゲートブロックさせても問題ないので、故障の種類を軽故障と判別する。この結果、緊急性を要しない軽故障の場合には、電力変換器およびその負荷にダメージを与えることなくソフトに停止させることが可能となる。
特開平１１−２６２２７０号公報 特開２００３−２７４５０６号公報 特開平１０−２８３５８１号公報 特開平９−２３８４７６号公報 特開２００４−１１２８８３号公報

しかしながら、上記の特許文献によれば、過電圧保護回路や過電流保護回路に内蔵されて過電圧または過電流を検出する検出素子に何らかの故障が生じた場合には、誤って過電圧または過電流が検出される可能性がある。そして、このような場合には、ＩＰＭが正常であるにも拘らず、ゲートブロック手段が直ちにＩＧＢＴをゲートブロックして電力変換器を緊急に停止する。結果として、電力変換器を継続して運転して何ら問題がないにも拘わらず、電力変換器が強制的に停止させられることとなる。

ところで、ハイブリッド自動車や電気自動車においては、電力変換器が停止されると、モータを動力源とした走行が不可能となることから、車両を他の車両や歩行者等の妨げにならない場所まで退避させるための走行、いわゆる退避走行に移行させることが行なわれている。

しかしながら、このときの退避走行は、モータから駆動軸に対する動力供給がなされないため、駆動輪に作用する慣性力にのみ依存したものとなる。そのため、車両を確実に退避させるだけの走行距離を確保することが困難となる。

先述のように誤って過電圧や過電流が検出された場合には、保護回路自体の故障として車両を退避走行に移行する必要が生じるが、電力変換器自体には何ら異常がないことが早期に判れば、電力変換器を継続して運転することによって車両の退避走行に必要な駆動力を確保できると判断される。この結果、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さらに充実させることが可能となる。

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、異常検出時における負荷の駆動性能を確保可能な負荷駆動装置およびそれを備えた自動車を提供することである。

この発明によれば、負荷駆動装置は、電源から電力の供給を受けて負荷を駆動する駆動装置と、各々が駆動装置に供給される電圧または電流を検出する複数の検出器と、複数の検出器の検出値がそれぞれの指令値に一致するように駆動装置を駆動制御する制御装置と、複数の検出器の検出値に基づいて駆動装置の異常を検出する異常検出回路とを備える。異常検出回路は、複数の検出器の検出値の少なくとも１つが所定の許容値を越えたときに、駆動制御を所定期間停止し、所定期間内の検出値の時間的変化に基づいて駆動装置の異常および対応する検出器の異常のいずれが発生しているかを判定する。制御装置は、異常検出回路が駆動装置の異常が発生していると判定したことに応じて駆動制御を停止する一方で、検出器の異常が発生していると判定したことに応じて検出器を除く他の検出器の検出値を用いて駆動制御を継続する。

上記の負荷駆動装置によれば、駆動装置の異常が検出されたとき、駆動装置の異常を検出するための検出器自体の異常に起因するものであることを短期間に判別することができる。そのため、正常な駆動装置を継続して運転して負荷を駆動することができる。この結果、駆動装置の異常が検出されたことに応じて強制的に駆動装置を運転停止させるのに対して、負荷の駆動性能を向上することができる。

好ましくは、負荷駆動装置は、駆動装置の入力側に設けられた容量素子と、駆動制御の停止期間において、容量素子の残留電荷を放電するための放電抵抗とをさらに備える。複数の検出器は、容量素子の端子間電圧を検出する電圧センサを含む。異常検出回路は、電圧センサの検出値が許容値を超えたことに応じて駆動制御を所定期間停止し、かつ、所定期間内に電圧センサの検出値が所定の閾値を下回ることに応じて駆動装置の異常が発生していると判定する一方で、所定期間内に電圧センサの検出値が所定の閾値以上を維持することに応じて電圧センサの異常が発生していると判定する。

上記の負荷駆動装置によれば、駆動装置に過電圧が検出されたときに、短期間で過電圧が電圧センサ自体の異常による誤検出であることを識別することができる。そのため、他の正常な電圧センサを用いて駆動装置を継続して駆動させることができる。

好ましくは、異常検出回路は、所定期間内における電圧センサの検出値の時間的変化率に基づいて駆動装置の異常および対応する検出器の異常のいずれが発生しているかを判定する。

上記の負荷駆動装置によれば、駆動装置に過電圧が検出されたときに、短期間で過電圧が電圧センサ自体の異常による誤検出であることを識別することができる。

好ましくは、複数の検出器は、駆動装置を流れる電流を検出する電流センサを含む。異常検出回路は、電流センサの検出値が許容値を超えたことに応じて駆動制御を所定期間停止し、かつ、所定期間内に電流センサの検出値が所定の閾値を下回ることに応じて駆動装置の異常が発生していると判定する一方で、所定期間内に電流センサの検出値が所定の閾値以上を維持することに応じて電流センサの異常が発生していると判定する。

上記の負荷駆動装置によれば、駆動装置に過電流が検出されたときに、短期間で過電流が電流センサ自体の異常による誤検出であることを判別することができる。そのため、他の正常な電流センサを用いて駆動装置を継続して駆動させることができる。

好ましくは、負荷は、第１および第２の回転電機を有する。駆動装置は、電源から電力の供給を受けて第１および第２の回転電機をそれぞれ駆動する第１および第２の駆動回路を含む。電流センサは、第１および第２の回転電機を流れる駆動電流をそれぞれ検出する第１および第２の電流センサを含む。制御装置は、異常検出回路が第１の電流センサの異常が発生していると判定したことに応じて第２の駆動回路の駆動制御を継続する一方で、第２の電流センサの異常が判定されたことに応じて第１の駆動回路の駆動制御を継続する。

上記の負荷駆動装置によれば、一方の駆動回路に検出された過電流が対応する電流センサ自体の異常によるものであると判定されたときには、他方の駆動回路を継続して駆動制御することにより負荷を駆動することができる。

この発明の他の局面によれば、自動車は、請求項１から請求項５にいずれか１項に記載の負荷駆動装置を搭載する。

上記の自動車によれば、駆動装置の異常が検出器自体の異常によるものであるときには、他の正常な検出器を用いて駆動装置を継続して駆動制御するため、車両を安全な場所に退避させるのに必要なトルクを確保できる。この結果、車両の退避走行性能を高めることができる。

この発明によれば、駆動装置の異常が検出されたとき、駆動装置の異常を検出するための検出器自体の異常に起因するものであることを短期間に判別することができる。そのため、正常な駆動装置を継続して運転して負荷を駆動することができる。この結果、駆動装置の異常が検出されたことに応じて強制的に駆動装置を運転停止させるのに対して、負荷の駆動性能を向上することができる。

さらに、この発明による負荷駆動装置を自動車に搭載することにより、負荷駆動装置の異常検出に応じて実行される退避走行において、その走行性能が向上することが可能となる。

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による負荷駆動装置の概略ブロック図である。

図１を参照して、負荷駆動装置は、バッテリＢ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１０，１３と、放電抵抗１８と、制御装置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６０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６０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、制御装置３０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。

昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＩＧＢＴ素子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ＩＧＢＴ素子Ｑ１とＩＧＢＴ素子Ｑ２との中間点、すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタとＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタとの間に接続される。ＩＧＢＴ素子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、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタは電源ラインに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタはアースラインに接続される。また、各ＩＧＢＴ素子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ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８から成る。また、各ＩＧＢＴ素子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ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＩＧＢＴ素子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。
バッテリＢは、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次電池である。なお、バッテリＢ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、バッテリＢから出力される直流電圧Ｖｂを検出し、その検出した直流電圧Ｖｂを制御装置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Ｖｂを平滑化し、その平滑化した直流電圧Ｖｂ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Ｖｂ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、制御装置３０から信号ＰＷＭＣを受けると、信号ＰＷＭＣによってＩＧＢＴ素子Ｑ２がオンされた期間に応じて直流電圧Ｖｂ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、制御装置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１３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を制御装置３０へ出力する。

放電抵抗１８は、インバータ１４，３１の正母線と負母線との間にコンデンサＣ２に並列に接続される。放電抵抗１８は、負荷駆動装置の停止時等においてコンデンサＣ２に蓄えられた電力を放電抵抗１８により放電する。

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制御装置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、負荷駆動装置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制御装置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制御装置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、負荷駆動装置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制御装置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を制御装置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を制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、外部に設けられたＥＣＵ（Electrical Control Unit）から入力されたトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧センサ１０からのバッテリ電圧Ｖｂ、電圧センサ１３からのＶｍ、電流センサ２４からのモータ電流ＭＣＲＴ１，電流センサ２８からのモータ電流ＭＣＲＴ２に基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＭＣとインバータ１４，３１を駆動するための信号ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＣおよび信号ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＩ２をそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４，３１へ出力する。

また、制御装置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。より具体的には、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、Ｈ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによりオンされ、Ｌ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。

図２は、図１における制御装置３０の機能ブロック図である。
図２を参照して、制御装置３０は、インバータ制御回路３０１，３０２と、コンバータ制御回路３０３と、異常検出回路３０４とを含む。

インバータ制御回路３０１は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲ１を受け、電流センサ２４からモータ電流ＭＣＲＴ１を受け、電圧センサ１３から電圧Ｖｍを受け、電圧センサ１０から直流電圧Ｖｂを受ける。そして、インバータ制御回路３０１は、トルク指令値ＴＲ１、モータ電流ＭＣＲＴ１および電圧Ｖｍに基づいて、後述する方法によって信号ＰＷＭＩ１を生成してインバータ１４へ出力する。

一方、インバータ制御回路３０１は、インバータ１４の運転停止を指令する信号ＳＴＰを異常検出回路３０４から受けると、インバータ１４が正常に動作できなくなったと判定してＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８の全てをオフするための信号ＰＷＭＩ１を生成してインバータ１４へ出力する。

そして、インバータ制御回路３０１は、インバータ１４の運転停止の解除を指令する信号ＲＳＴを異常検出回路３０４から受けると、先のインバータ１４を異常とする判定が誤りであると判定する。そこで、インバータ制御回路３０１は、後述する方法によって信号ＰＷＭＩ１を生成してインバータ１４へ出力する。

インバータ制御回路３０２は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲ２を受け、電流センサ２８からモータ電流ＭＣＲＴ２を受け、電圧センサ１３から電圧Ｖｍを受け、電圧センサ１０から直流電圧Ｖｂを受ける。そして、インバータ制御回路３０２は、トルク指令値ＴＲ２、モータ電流ＭＣＲＴ２および電圧Ｖｍに基づいて、後述する方法によって信号ＰＷＭＩ２を生成してインバータ３１へ出力する。

一方、インバータ制御回路３０２は、インバータ３１の運転停止を指令する信号ＳＴＰを異常検出回路３０４から受けると、インバータ３１が正常に動作できなくなったと判定してＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８の全てをオフするための信号ＰＷＭＩ２を生成してインバータ３１へ出力する。

そして、インバータ制御回路３０２は、インバータ３１の運転停止の解除を指令する信号ＲＳＴを受けると、先のインバータ３１を異常とする判定が誤りであると判定する。そこで、インバータ制御回路３０２は、後述する方法によって信号ＰＷＭＩ２を生成してインバータ３１へ出力する。

コンバータ制御回路３０３は、外部ＥＣＵ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Ｖｂを受け、電圧センサ１３から電圧Ｖｍを受ける。そして、コンバータ制御回路３０３は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧Ｖｍおよび直流電圧Ｖｂに基づいて、後述する方法によって信号ＰＷＭＣを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。

一方、コンバータ制御回路３０３は、昇圧コンバータ１２の運転停止を指令する信号ＳＴＰを異常検出回路３０４から受けると、昇圧コンバータ１２が正常に動作できなくなったと判定してＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２の全てをオフするための信号ＰＷＭＣを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。

そして、コンバータ制御回路３０３は、昇圧コンバータ１２の運転停止の解除を指令する信号ＲＳＴを受けると、先の昇圧コンバータ１２を異常とする判定が誤りであると判定する。コンバータ制御回路３０３は、後述する方法によってＩＧＢＴ素子Ｑ１のみをオンするための信号ＰＷＭＣを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。

異常検出回路３０４は、電圧センサ１３で検出された電圧Ｖｍに基づいてインバータ１４，３１の異常を検出する。図３は、異常検出回路３０４が行なう異常検出動作を説明するための図である。

図３を参照して、異常検出回路３０４は、時刻ｔ１において、電圧センサ１３からの電圧Ｖｍが予め設定された所定の許容値Ｖｍ＿ｌｉｍを超えたことが検出されたことに応じて、インバータ１４および３１に過電圧が入力される異常が発生したと判定する。

このとき、異常検出回路３０４は、インバータ１４，３１および昇圧コンバータ１２の運転停止を指令するための信号ＳＴＰをＨレベルに活性化する。なお、所定の許容値Ｖｍ＿ｌｉｍは、正常動作時にインバータ１４，３１に入力される電圧よりも高く、かつインバータ１４，３１の耐圧よりも低い値に設定される。Ｈレベルの信号ＳＴＰは、インバータ制御回路３０１，３０２およびコンバータ制御回路３０３へ出力される。

さらに、異常検出回路３０４は、インバータ１４，３１の入力電圧に過電圧が生じたことに応じて、Ｌレベルの信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。

このように、時刻ｔ１にてＨレベルの信号ＳＴＰおよびＬレベルの信号ＳＥが出力されたことにより、インバータ１４，３１および昇圧コンバータ１２の運転が停止される。また、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２がオフされて負荷駆動装置からバッテリＢが遮断される。

コンデンサＣ２においては、時刻ｔ１においてインバータ１４，３１および昇圧コンバータ１２の運転が停止されたことに応じて、蓄積された電荷が放電抵抗１８により放電される。コンデンサＣ２の残留電荷が放電されることに応じて、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍは、放電抵抗１８の抵抗値とコンデンサＣ２の容量とで決まる時定数に従って次第に低下する。電圧センサ１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍを検出して異常検出回路３０４へ出力する。

ここで、この発明の実施の形態１による異常検出回路３０４は、コンデンサＣ２が放電される期間における電圧センサ１３の検出値の時間的変化に基づいて、過電圧がインバータ１４，３１等の異常によるものか、あるいは電圧センサ１３の異常によるものかを判別する。

詳細には、電圧センサ１３が正常であれば、電圧センサ１３からは図３の線分ＬＮ１で示すように時刻ｔ１より次第に低下する電圧Ｖｍが検出される。よって、異常検出回路３０４は、時刻ｔ１から予め設定された所定期間が経過した時刻ｔ２において、電圧センサ１３の検出値Ｖｍが所定の閾値Ｖｍ＿ｓｔｄまで低下したことに応じて、電圧センサ１３自体は正常であり、かつ過電圧がインバータ１４，３１の異常によるものであると判定する。この場合、異常検出回路３０４は、負荷駆動装置が正常に動作できなくなったと判断して、直線ＬＮ３で示すように、時刻ｔ２以降においても信号ＳＴＰをＨレベルに維持する。これにより、インバータ１４，３１および昇圧コンバータ１２は運転停止を継続する。この結果、インバータ１４，３１は過電圧による耐圧破損から保護される。

一方、電圧センサ１３自体に何らかの故障が生じていれば、その検出値Ｖｍは図３の線分ＬＮ２で示すように、時刻ｔ１での電圧レベルに張り付いてほとんど変化しない。そこで、異常検出回路３０４は、時刻ｔ２において電圧センサ１３の検出値Ｖｍが所定の閾値Ｖｍ＿ｓｔｄを上回ることに応じて、過電圧が電圧センサ１３自体の異常によるものであると判定する。したがって、異常検出回路３０４は、インバータ１４，３１に故障がなく、負荷駆動装置が正常に動作できると判断して、直線ＬＮ４で示すように信号ＳＴＰをＬレベルに非活性化させる。さらに、異常検出回路３０４は、インバータ１４，３１および昇圧コンバータ１２の運転停止の解除を指令する信号ＲＳＴをＨレベルに活性化し、その活性化した信号ＲＳＴをインバータ制御回路３０１，３０２およびコンバータ制御回路３０３へ出力する。また、異常検出回路３０４は、時刻ｔ２においてＨレベルの信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。

以上のように、この発明によれば、インバータ１４，３１等の異常の判定基準となる電圧センサ１３の検出値Ｖｍに過電圧が検出されると、短期間でその過電圧がインバータ１４，３１等の異常によるものか、あるいは電圧センサ１３の異常によるものかを判別することができる。そして、電圧センサ１３自体の異常が判定されたときには、異常検出回路３０４は、一旦運転停止させたインバータ１４，３１および昇圧コンバータ１２の指令を解除するとともに、バッテリＢを再び負荷駆動装置に接続させる。これにより、負荷駆動装置は、バッテリＢから電力の供給を受けて再びモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。

この結果、過電圧が検出されたことに応じて強制的に負荷駆動装置を運転停止するのに対して、負荷駆動装置を搭載した車両を安全な場所まで確実に退避させるだけ走行距離を確保することが可能となる。よって、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高めることができる。

なお、異常検出回路３０４は、コンデンサＣ２の放電期間における電圧センサ１３の検出値の時間的変化率、すなわち、電圧センサ１３の検出器の傾きによっても、過電圧がインバータ１４，３１等の異常によるものか、あるいは電圧センサ１３の異常によるものかを判別することができる。具体的には、電圧センサ１３の傾きが所定値を超えたことに応じて過電圧がインバータ等の異常によるものと判定される一方で、電圧センサ１３の傾きが所定値以下であることに応じて過電圧が電圧センサ１３の異常によるものと判定される。

次に、電圧センサ１３の異常が検出されたときのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御について説明する。

図４は、図２に示すインバータ制御回路３０１の機能ブロック図である。なお、図２のインバータ制御回路３０２は、インバータ制御回路３０１と基本的な構成が同じであるため、その説明を省略する。

図４を参照して、インバータ制御回路３０１は、モータ制御用相電圧演算部４０と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２とを含む。

モータ制御用相電圧演算部４０は、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ、すなわち、インバータ１４の入力電圧Ｖｍを電圧センサ１３から受け、モータ電流ＭＣＲＴ１を電流センサ２４から受け、直流電圧Ｖｂを電圧センサ１０から受け、トルク指令値ＴＲ１を外部ＥＣＵから受け、信号ＳＴＰおよびＲＳＴを異常検出回路３０４（図示せず）から受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部４０は、信号ＳＴＰおよび信号ＲＳＴがともにＬレベルのとき、すなわち、電圧センサ１３の検出値Ｖｍに過電圧が検出されていないとき、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、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、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ供給する。

インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、異常検出回路３０４からの信号ＳＴＰおよび信号ＲＳＴがともにＬレベルのとき、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた計算結果に基づいて、インバータ１４の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をオン／オフするための信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８はスイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ１が指令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。

これに対し、信号ＳＴＰがＨレベルであり、かつ信号ＲＳＴがＬレベルのとき、すなわち、インバータ１４，３１の入力電圧に過電圧が検出されたとき、あるいは、過電圧がインバータ１４，３１の異常によるものと判定されたときには、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０からの計算結果に拘らず、インバータ１４のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８の全てをオフするための信号ＰＷＭＩ１を生成してインバータ１４へ出力する。これにより、各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング制御が停止され、インバータ１４は運転を停止する。

この場合、車両においては、インバータ１４，３１の異常が検出されたことに応じて、車両を退避走行に移行させる。しかしながら、このときの退避走行は、駆動軸に対する動力供給がなされないため、駆動輪に作用する慣性力にのみ依存したものとなる。そのため、車両の走行可能な距離には限界が生じる。

一方、信号ＳＴＰがＬレベルであり、かつ信号ＲＳＴがＨレベルのとき、すなわち、インバータ１４，３１における過電圧が電圧センサ１３自体の異常によるものと判定されたときには、モータ制御用相電圧演算部４０は、トルク指令値ＴＲ１およびモータ電流ＭＣＲＴ１と、電圧センサ１０からの直流電圧Ｖｂとに基づいて、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、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ供給する。

これは、電圧センサ１３が使用不可能となったために、インバータ１４の入力電圧ＶｍがバッテリＢからの直流電圧Ｖｂと等しくなるように昇圧コンバータ１２を動作させることで、バッテリＢに設けられた電圧センサ１０にインバータの入力電圧を検出する電圧センサとしての機能をも持たせたことによる。

インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた計算結果に基づいて、インバータ１４の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をオン／オフするための信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８はスイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ１が退避走行に必要な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。この結果、車両の退避走行を確実に行なうことができる。

図５は、図２に示すコンバータ制御回路３０３の機能ブロック図である。
図５を参照して、コンバータ制御回路３０３は、電圧指令演算部５０と、コンバータ用デューティ比演算部５２と、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４とを含む。

電圧指令演算部５０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）、すなわち電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍをコンバータ用デューティ比演算部５２へ出力する。

コンバータ用デューティ比演算部５２は、電圧センサ１０から直流電圧Ｖｂを受け、電圧指令演算部５０からの電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍを受け、電圧センサ１３から出力電圧Ｖｍを受ける。そして、コンバータ用デューティ比演算部５２は、信号ＳＴＰおよび信号ＲＳＴがともにＬレベルのとき、電圧センサ１３からの出力電圧Ｖｍを電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍに設定するためのデューティ比を演算し、その演算したデューティ比をコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４へ出力する。

コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、信号ＳＴＰおよび信号ＲＳＴがＬレベルであることに応じて、コンバータ用デューティ比演算部５２からのデューティ比に基づいて昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子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。

これに対し、信号ＳＴＰがＨレベルであり、かつ信号ＲＳＴがＬレベルのとき、すなわち、インバータ１４，３１の入力電圧Ｖｍに過電圧が検出されたとき、あるいは、過電圧がインバータ１４，３１の異常によるものと判定されたときには、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、コンバータ用デューティ比演算部５２からの演算結果に拘らず、昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２をオフするための信号ＰＷＭＣを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。これにより、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング制御が停止され、昇圧コンバータ１２は運転を停止する。

一方、信号ＳＴＰがＬレベルであり、かつ信号ＲＳＴがＨレベルのとき、すなわち、インバータ１４，３１における過電圧が電圧センサ１３自体の異常によるものと判定されたときには、コンバータ用デューティ比演算部５２は、電圧指令演算部５０からの電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍに拘らず、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のオンデューティを“１”とするためのデューティ比を設定し、その設定したデューティ比をコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４へ出力する。

この場合、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、コンバータ用デューティ比演算部５２からのデューティ比に基づいて昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１のみをオンするための信号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。これにより、昇圧コンバータ１２からはバッテリＢからの直流電圧Ｖｂに略等しい出力電圧Ｖｍが出力され、コンデンサＣ２を介してインバータ１４，３１へ供給される。

図６は、この発明の実施の形態１による負荷駆動装置の異常検出動作および異常検出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６を参照して、制御装置３０の異常検出回路３０４は、電圧センサ１３からコンデンサＣ２の両端の電圧の検出値Ｖｍを受けると（ステップＳ０１）、その検出値Ｖｍが所定の許容値Ｖｍ＿ｌｉｍを上回るか否かを判定する（ステップＳ０２）。

ステップＳ０３にて検出値Ｖｍが所定の許容値Ｖｍ＿ｌｉｍ以下であると判定されると、異常検出回路３０４は、インバータ１４，３１に過電圧が入力されていないと判断し、通常のモータ駆動制御を実行する（ステップＳ０９）。

一方、ステップＳ０２にて検出値Ｖｍが所定の許容値Ｖｍ＿ｌｉｍを上回ると判定されると、異常検出回路３０４は、インバータ１４，３１に過電圧が入力されていると判断し、過電圧による耐圧破壊からインバータ１４，３１を保護するために、インバータ１４，３１および昇圧コンバータ１２の運転停止を指令する信号ＳＴＰを生成してインバータ制御回路３０１，３０２およびコンバータ制御回路３０３へ出力する。これにより、インバータ１４，３１および昇圧コンバータ１２の運転が停止される（ステップＳ０３）。

さらに、異常検出回路３０４は、Ｌレベルの信号ＳＥをシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力し、バッテリＢを負荷駆動装置から遮断する。コンデンサＣ２では、蓄えられた電荷が放電抵抗１８により放電される（ステップＳ０４）。電圧センサ１３はコンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍを検出して異常検出回路３０４へ出力する。

異常検出回路３０４は、電圧センサ１３の検出値Ｖｍが所定の閾値Ｖｍ＿ｓｔｄを上回るか否かを判定する（ステップＳ０５）。そして、異常検出回路３０４は、電圧センサ１３の検出値ＶｍがコンデンサＣ２の放電に従って次第に低下し、所定期間内に所定の閾値Ｖｍ＿ｓｔｄ以下に低下したことに応じて、電圧センサ１３が正常であり、かつインバータ１４，３１または昇圧コンバータ１２が異常であると判定する（ステップＳ１０）。インバータ１４，３１または昇圧コンバータ１２が異常と判定されたことに応じて、異常検出回路３０４は、負荷駆動装置の異常を報知するため警報を表示手段を介して出力し（ステップＳ１１）、車両を停止するための処理を実行する（ステップＳ１２）。

一方、ステップＳ０５において、コンデンサＣ２の放電を開始してから所定期間経過後において電圧センサ１３の検出値Ｖｍが所定の閾値Ｖｍ＿ｓｔｄを上回ることに応じて、異常検出回路３０４は、電圧センサ１３が異常と判定する（ステップＳ０６）。異常検出回路３０４は、過電圧が電圧センサ１３の異常によるものであり、インバータ１４，３１および昇圧コンバータ１２については正常動作が可能であると判断し、インバータ１４，３１および昇圧コンバータ１２の運転停止の解除を指令する信号ＲＳＴを生成してインバータ制御回路３０１，３０２およびコンバータ制御回路３０３へ出力する。

また、異常検出回路３０４は、Ｈレベルの信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。このようにしてバッテリＢが再び負荷駆動装置に接続され、インバータ１４，３１および昇圧コンバータ１２が運転を再開する（ステップＳ０７）。

運転が再開されると、インバータ１４，３１は、故障した電圧センサ１３からの電圧Ｖｍの代わりに電圧センサ１０からの直流電圧Ｖｂに基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２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各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をスイッチング制御する。これにより、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からは車両の退避走行に必要なトルクが出力される（ステップＳ０８）。

以上のようにこの発明の実施の形態１によれば、電圧センサの検出値にインバータ等の異常を指示する過電圧が検出されたときに、過電圧がインバータ等の異常によるものか、あるいは電圧センサ自体の異常によるものかを短期間に判別することができる。そのため、電圧センサ自体の異常が判定されれば、正常なインバータを駆動制御して退避走行に必要なトルクをモータジェネレータから出力することができる。この結果、車両の退避走行性能を向上することができる。

［実施の形態２］
インバータの異常検出については、上述したような入力電圧の過電圧を検出する方法以外に、インバータを構成するスイッチング素子の過電流または過熱を検出する方法によっても行なわれる。

かかる方法では、インバータのスイッチング素子からモータジェネレータの各相コイルに流れる電流を検出する電流センサの検出値に過電流が検出されたことに応じてインバータの異常が判定される。あるいは、インバータを冷却するための冷却水の温度を検出する温度センサの検出値に過熱が検出されたことに応じてインバータの異常が判定される。

したがって、先述した電圧センサと同様に、電流センサや温度センサに故障が生じたときには、誤って過電流または過熱が検出されることによって、インバータが正常であるにも拘らず強制的に運転が停止されるという不具合が起こり得る。

そこで、本実施の形態では、インバータに過電流または過熱が検出されたときに電流センサまたは温度センサの異常によるものか、またはインバータの異常によるものかを判別する手段について説明する。併せて、電流センサまたは温度センサの異常が判定されたときのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御についても説明する。

図７は、この発明の実施の形態２による負荷駆動装置の制御装置の機能ブロック図である。なお、本実施の形態による負荷駆動装置は、図１の制御装置３０を制御装置３０Ａに置き換えたものである。よって、重複する部分についての詳細な説明は省略する。

図７を参照して、制御装置３０Ａは、インバータ制御回路３０１Ａ，３０２Ａと、コンバータ制御回路３０３Ａと、異常検出回路３０４Ａとを含む。

インバータ制御回路３０１Ａは、図２のインバータ制御回路３０１と同様に、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ１、電流センサ２４からのモータ電流ＭＣＲＴ１および電圧センサ１３のから電圧Ｖｍに基づいて、信号ＰＷＭＩ１を生成してインバータ１４へ出力する。

一方、インバータ制御回路３０１Ａは、インバータ１４の運転停止を指令する信号ＳＴＰ１を異常検出回路３０４Ａから受けると、インバータ１４が正常に動作できなくなったと判定してＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８の全てをオフするための信号ＰＷＭＩ１を生成してインバータ１４へ出力する。

そして、インバータ制御回路３０１Ａは、インバータ１４の運転停止の解除を指令する信号ＲＳＴ１を異常検出回路３０４から受けると、先のインバータ１４を異常とする判定が誤りであると判定する。そこで、インバータ制御回路３０１Ａは、後述する方法によって信号ＰＷＭＩ１を生成してインバータ１４へ出力する。

インバータ制御回路３０２Ａは、図２のインバータ制御回路３０２と同様に、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ２、電流センサ２８からのモータ電流ＭＣＲＴ２および電圧センサ１３のから電圧Ｖｍに基づいて、信号ＰＷＭＩ２を生成してインバータ３１へ出力する。

一方、インバータ制御回路３０２Ａは、インバータ３１の運転停止を指令する信号ＳＴＰ２を異常検出回路３０４Ａから受けると、インバータ３１が正常に動作できなくなったと判定してＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８の全てをオフするための信号ＰＷＭＩ２を生成してインバータ１４へ出力する。

そして、インバータ制御回路３０２Ａは、インバータ３１の運転停止の解除を指令する信号ＲＳＴ２を異常検出回路３０４から受けると、先のインバータ３１を異常とする判定が誤りであると判定する。そこで、インバータ制御回路３０２Ａは、後述する方法によって信号ＰＷＭＩ２を生成してインバータ３１へ出力する。

コンバータ制御回路３０３Ａは、外部ＥＣＵ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Ｖｂを受け、電圧センサ１３から電圧Ｖｍを受ける。そして、コンバータ制御回路３０３Ａは、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧Ｖｍおよび直流電圧Ｖｂに基づいて信号ＰＷＭＣを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。

異常検出回路３０４Ａは、電流センサ２４，２８でそれぞれ検出されるモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２に基づいてインバータ１４，３１の異常を検出する。図８は、異常検出回路３０４Ａが行なう異常検出動作を説明するための図である。なお、図８では、代表的に、モータジェネレータＭＧ１側のインバータ１４の異常を検出する動作を説明する。

図８を参照して、異常検出回路３０４Ａは、時刻ｔ１０において、電流センサ２４からのモータ電流ＭＣＲＴ１が予め設定された所定の許容値ＭＣＲＴ＿ｌｉｍを超えたことが検出されたことに応じて、インバータ１４のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８に過電流が通過する異常が発生したと判定する。

このとき、異常検出回路３０４Ａは、インバータ１４の運転停止を指令するための信号ＳＴＰ１をＨレベルに活性化する。さらに、異常検出回路３０４Ａは、インバータ３１の運転停止を指令するための信号ＳＴＰ２をＨレベルに活性化する。

なお、モータ電流ＭＣＲＴ１に過電流が検出されたことに応じて、インバータ１４，３１をともに運転停止とするのは、インバータ３１のみを駆動制御することによってモータジェネレータＭＧ２により発電された回生電力がインバータ３１を介してインバータ１４に入力されるのを回避するためである。また、所定の許容値ＭＣＲＴ＿ｌｉｍは、正常動作時にインバータ１４の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８を流れる電流値よりも高く、かつ各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８が熱破壊されるときの電流値よりも低い値に設定される。

Ｈレベルの信号ＳＴＰ１，ＳＴＰ２は、インバータ制御回路３０１Ａ，３０２Ａにそれぞれ出力される。

さらに、異常検出回路３０４Ａは、モータ電流ＭＣＲＴ１に過電流が検出されたことに応じて、Ｌレベルの信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。

このように、時刻ｔ１０にてＨレベルの信号ＳＴＰ１，ＳＴＰ２およびＬレベルの信号ＳＥが出力されたことにより、インバータ１４，３１の運転が停止される。また、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２がオフされて負荷駆動装置からバッテリＢが遮断される。

インバータ１４，３１においては、時刻ｔ１０において運転が停止されたことに応じて、モータ電流ＭＣＲＴ１の電流値は零に低下する。電流センサ２４は、モータ電流ＭＣＲＴ１を検出して異常検出回路３０４Ａへ出力する。

ここで、この発明の実施の形態２による異常検出回路３０４Ａは、インバータ１４の運転停止期間における電流センサ２４の検出値の時間的変化に基づいて、過電流がインバータ１４の異常によるものか、あるいは電流センサ２４の異常によるものかを判別する。

詳細には、電流センサ２４が正常であれば、電流センサ２４からは図８の線分ＬＮ５で示すように時刻ｔ１０以降、略零に低下するモータ電流ＭＣＲＴ１が検出される。よって、異常検出回路３０４Ａは、時刻ｔ１０から予め設定された所定期間が経過した時刻ｔ１１において、電流センサ２４の検出値ＭＣＲＴ１が所定の閾値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄ以下に低下したことに応じて、電流センサ２４自体は正常であり、かつ過電流がインバータ１４の異常によるものであると判定する。この場合、異常検出回路３０４Ａは、負荷駆動装置が正常に動作できなくなったと判断して、時刻ｔ１１以降においても信号ＳＴＰ１，ＳＴＰ２をともにＨレベルに維持する。これにより、インバータ１４，３１は運転停止を継続する。この結果、インバータ１４は過電流による素子の熱破壊から保護される。

一方、電流センサ２４自体に何らかの故障が生じていれば、その検出値ＭＣＲＴ１は図８の線分ＬＮ６で示すように、時刻ｔ１０での電流レベルに張り付いてほとんど変化しない。そこで、異常検出回路３０４Ａは、時刻ｔ１１において電流センサ２４の検出値ＭＣＲＴ１が所定の閾値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを上回ることに応じて、過電流が電流センサ２４自体の異常によるものであると判定する。

このとき、異常検出回路３０４Ａは、電流センサ２４が故障したことでモータジェネレータＭＧ１側でのモータ駆動電流制御が不可能となったと判断し、信号ＳＴＰ１をＨレベルに保持する。さらに、異常検出回路３０４Ａは、モータジェネレータＭＧ２のモータ駆動電流のみを制御するように、信号ＳＴＰ２をＬレベルに非活性化させるとともに、インバータ３１の運転停止の解除を指令する信号ＲＳＴ２をＨレベルに活性化し、信号ＳＴＰ２および信号ＲＳＴ２をインバータ制御回路３０２Ａへ出力する。

また、異常検出回路３０４Ａは、時刻ｔ１１においてＨレベルの信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。

以上のように、この発明によれば、インバータ１４の異常の判定基準となる電流センサ２４の検出値ＭＣＲＴ１に過電流が検出されると、短期間でその過電流がインバータ１４の異常によるものか、あるいは電流センサ２４の異常によるものかを判別することができる。そして、電流センサ２４自体の異常が判定されたときには、異常検出回路３０４Ａは、一旦運転停止させたインバータ１４，３１のうちの他方のインバータ３１の指令を解除するとともに、バッテリＢを再び負荷駆動装置に接続させる。これにより、負荷駆動装置は、バッテリＢから電力の供給を受けてモータジェネレータＭＧ２を駆動制御する。

この結果、過電流が検出されたことに応じて強制的に負荷駆動装置を運転停止させるのに対して、負荷駆動装置を搭載した車両を安全な場所まで確実に退避させるための走行距離を確保することができる。よって、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高めることができる。

以下に、電流センサ２４の異常が検出されたときのモータジェネレータＭＧ２の駆動制御について説明する。

図９は、図７に示すインバータ制御回路３０２Ａの機能ブロック図である。
図９を参照して、インバータ制御回路３０２Ａは、モータ制御用相電圧演算部４０Ａと、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２Ａとを含む。

モータ制御用相電圧演算部４０Ａは、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ、すなわち、インバータ３１の入力電圧Ｖｍを電圧センサ１３から受け、モータ電流ＭＣＲＴ２を電流センサ２８から受け、トルク指令値ＴＲ２を外部ＥＣＵから受け、信号ＳＴＰ２および信号ＲＳＴ２を異常検出回路３０４Ａ（図示せず）から受ける。

モータ制御用相電圧演算部４０Ａは、信号ＳＴＰ２および信号ＲＳＴ２がともにＬレベルのとき、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、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２Ａへ供給する。なお、信号ＳＴＰ２および信号ＲＳＴ２がともにＬレベルのときとは、インバータ１４，３１にともに過電流が検出されていないときに相当する。

インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２Ａは、異常検出回路３０４Ａからの信号ＳＴＰ２および信号ＲＳＴ２がともにＬレベルのとき、モータ制御用相電圧演算部４０Ａから受けた計算結果に基づいて、インバータ３１の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をオン／オフするための信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ３１の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８はスイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ２が指令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。

これに対し、信号ＳＴＰ２がＨレベルであり、かつ信号ＲＳＴ２がＬレベルのとき、すなわち、インバータ１４または３１に過電流が検出されたとき、あるいは、過電流がインバータ１４または３１の異常によるものと判定されたときには、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２Ａは、モータ制御用相電圧演算部４０Ａからの計算結果に拘らず、インバータ３１のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８の全てをオフするための信号ＰＷＭＩ２を生成してインバータ３１へ出力する。これにより、各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング制御が停止され、インバータ３１は運転を停止する。

一方、信号ＳＴＰ２がＬレベルであり、かつ信号ＲＳＴ２がＨレベルのとき、すなわち、インバータ１４における過電圧が電流センサ２４自体の異常によるものと判定されたときには、モータ制御用相電圧演算部４０Ａは、トルク指令値ＴＲ２、モータ電流ＭＣＲＴ２および電圧センサ１３からの電圧Ｖｍとに基づいて、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２Ａへ供給する。

インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２Ａは、モータ制御用相電圧演算部４０Ａから受けた計算結果に基づいて、インバータ３１の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をオン／オフするための信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ３１の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８はスイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ２が退避走行に必要な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。この結果、車両の退避走行を確実に行なうことができる。

図１０は、この発明の実施の形態２による負荷駆動装置の異常検出動作および異常検出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１０を参照して、制御装置３０Ａの異常検出回路３０４Ａは、電流センサ２４からモータ電流の検出値ＭＣＲＴ１を受けると（ステップＳ２０）、その検出値ＭＣＲＴ１が所定の許容値ＭＣＲＴ＿ｌｉｍを上回るか否かを判定する（ステップＳ２１）。

ステップＳ２１にて検出値ＭＣＲＴ１が所定の許容値ＭＣＲＴ＿ｌｉｍ以下であると判定されると、異常検出回路３０４Ａは、インバータ１４に過電流が流れていないと判断し、通常のモータ駆動制御を実行する（ステップＳ２７）。

一方、ステップＳ２１にて検出値ＭＣＲＴ１が所定の許容値ＭＣＲＴ＿ｌｉｍを上回ると判定されると、異常検出回路３０４Ａは、インバータ１４を過電流が通過していると判断し、素子の熱破壊からインバータ１４を保護するために、インバータ１４，３１の運転停止を指令する信号ＳＴＰ１，ＳＴＰ２を生成してインバータ制御回路３０１Ａ，３０２Ａへ出力する。これにより、インバータ１４，３１の運転が停止される（ステップＳ２２）。さらに、異常検出回路３０４Ａは、Ｌレベルの信号ＳＥをシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力し、バッテリＢを負荷駆動装置から遮断する。

そして、異常検出回路３０４Ａは、インバータ１４の運転を停止してから所定期間経過後において電流センサ２４の検出値ＭＣＲＴ１が所定の閾値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを上回るか否かを判定する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３において電流センサ２４の検出値ＭＣＲＴ１がインバータ１４の運転停止に応じて略零に低下し、所定期間経過後に所定の閾値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄ以下となることに応じて、異常検出回路３０４Ａは、電流センサ２４が正常であり、かつインバータ１４が異常であると判定する（ステップＳ２８）。インバータ１４が異常と判定されたことに応じて、異常検出回路３０４Ａは、負荷駆動装置の異常を報知するための警報を表示手段を介して出力し（ステップＳ２９）、車両を停止するための処理を実行する（ステップＳ３０）。

一方、ステップＳ２３にてインバータ１４の運転を停止してから所定期間経過後において電流センサ２４の検出値ＭＣＲＴ１が所定の閾値ＭＣＲＴ＿ｓｔｄを上回ることに応じて、異常検出回路３０４Ａは、電流センサ２４が異常と判定する（ステップＳ２４）。異常検出回路３０４Ａは、過電流が電流センサ２４の異常によるものであり、他方のインバータ３１については駆動制御が可能であると判断し、インバータ３１の運転停止の解除を指令する信号ＲＳＴ２を生成してインバータ制御回路３０２Ａへ出力する。

また、異常検出回路３０４Ａは、Ｈレベルの信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。このようにしてバッテリＢが再び負荷駆動装置に接続され、インバータ３１が運転を再開する（ステップＳ２５）。

インバータ３１の運転が再開されたことによって、モータジェネレータＭＧ２からは車両の退避走行に必要なトルクが出力される（ステップＳ２６）。

なお、モータ電流ＭＣＲＴ２を検出する電流センサ２８の検出値に基づいてインバータ３１の異常検出を行なう場合についても、図１０のフローチャートと同様のステップに従い、電流センサ２８の検出値ＭＣＲＴ２に検出された過電流が電流センサ２８自体の故障によるものと判断されたときにはモータジェネレータＭＧ１のみを駆動制御して車両の退避走行が実行される。

また、本実施の形態では、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２を検出するに過電流が検出された場合について説明したが、インバータ１４，３１の冷却水温を検出するための温度センサに過熱が検出された場合についても、同様の動作を行なうことによって過熱がインバータの異常によるものか、あるいは温度センサの異常によるものかを判別することができる。また、温度センサの異常が判定されたときには、他方のインバータを駆動制御することによりモータジェネレータから車両の退避走行に必要なトルクを出力させることができる。

以上のようにこの発明の実施の形態２によれば、電流センサの検出値にインバータの異常を指示する過電流が検出されたときに、過電流がインバータの異常によるものか、あるいは電流センサ自体の異常によるものかを短期間に判別することができる。そのため、電流センサ自体の異常が判定されれば、他方のインバータを駆動制御して退避走行に必要なトルクをモータジェネレータから出力させることができる。この結果、車両の退避走行性能を向上することができる。

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、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、負荷駆動装置およびそれを用いた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による負荷駆動装置の概略ブロック図である。 図１における制御装置の機能ブロック図である。 異常検出回路が行なう異常検出動作を説明するための図である。 図２に示すインバータ制御回路の機能ブロック図である。 図２に示すコンバータ制御回路の機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１による負荷駆動装置の異常検出動作および異常検出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。 この発明の実施の形態２による負荷駆動装置の制御装置の機能ブロック図である。 異常検出回路が行なう異常検出動作を説明するための図である。 図７に示すインバータ制御回路の機能ブロック図である。 この発明の実施の形態２による負荷駆動装置の異常検出動作および異常検出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、１８ 放電抵抗、２４，２８ 電流センサ、３０ 制御装置、３０１，３０１Ａ，３０２，３０２Ａ インバータ制御回路、３０３，３０３Ａ コンバータ制御回路、３０４，３０４Ａ 異常検出回路、４０，４０Ａ モータ制御装用相電圧演算部、４２，４２Ａ インバータ用ＰＷＭ信号変換部、５０ 電圧指令演算部、５２ コンバータ用デューティ比演算部、５４ コンバータ用ＰＷＭ信号変換部、６０ 動力分割機構、Ｂ バッテリ、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｌ１ リアクトル、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＥＮＧ エンジン。

Claims (6)

1. 電源から電力の供給を受けて負荷を駆動する駆動装置と、
   各々が前記駆動装置に供給される電圧または電流を検出する複数の検出器と、
   前記複数の検出器の検出値がそれぞれの指令値に一致するように前記駆動装置を駆動制御する制御装置と、
   前記複数の検出器の検出値に基づいて前記駆動装置の異常を検出する異常検出回路とを備え、
   前記異常検出回路は、前記複数の検出器の検出値の少なくとも１つが所定の許容値を越えたときに、前記駆動制御を所定期間停止し、前記所定期間内の前記検出値の時間的変化に基づいて前記駆動装置の異常および対応する前記検出器の異常のいずれが発生しているかを判定し、
   前記制御装置は、前記異常検出回路が前記駆動装置の異常が発生していると判定したことに応じて前記駆動制御を停止する一方で、前記検出器の異常が発生していると判定したことに応じて前記検出器を除く他の検出器の検出値を用いて前記駆動制御を継続する、負荷駆動装置。
2. 前記駆動装置の入力側に設けられた容量素子と、
   前記駆動制御の停止期間において、前記容量素子の残留電荷を放電するための放電抵抗とをさらに備え、
   前記複数の検出器は、前記容量素子の端子間電圧を検出する電圧センサを含み、
   前記異常検出回路は、前記電圧センサの検出値が前記許容値を超えたことに応じて前記駆動制御を前記所定期間停止し、かつ、前記所定期間内に前記電圧センサの検出値が所定の閾値を下回ることに応じて前記駆動装置の異常が発生していると判定する一方で、前記所定期間内に前記電圧センサの検出値が前記所定の閾値以上を維持することに応じて前記電圧センサの異常が発生していると判定する、請求項１に記載の負荷駆動装置。
3. 前記異常検出回路は、前記所定期間内における前記電圧センサの検出値の時間的変化率に基づいて前記駆動装置の異常および対応する前記検出器の異常のいずれが発生しているかを判定する、請求項２に記載の負荷駆動装置。
4. 前記複数の検出器は、前記駆動装置を流れる電流を検出する電流センサを含み、
   前記異常検出回路は、前記電流センサの検出値が前記許容値を超えたことに応じて前記駆動制御を前記所定期間停止し、かつ、前記所定期間内に前記電流センサの検出値が所定の閾値を下回ることに応じて前記駆動装置の異常が発生していると判定する一方で、前記所定期間内に前記電流センサの検出値が前記所定の閾値以上を維持することに応じて前記電流センサの異常が発生していると判定する、請求項１に記載の負荷駆動装置。
5. 前記負荷は、第１および第２の回転電機を有し、
   前記駆動装置は、前記電源から電力の供給を受けて前記第１および第２の回転電機をそれぞれ駆動する第１および第２の駆動回路を含み、
   前記電流センサは、前記第１および第２の回転電機を流れる駆動電流をそれぞれ検出する第１および第２の電流センサを含み、
   前記制御装置は、前記異常検出回路が前記第１の電流センサの異常が発生していると判定したことに応じて前記第２の駆動回路の駆動制御を継続する一方で、前記第２の電流センサの異常が判定されたことに応じて前記第１の駆動回路の駆動制御を継続する、請求項５に記載の負荷駆動装置。
6. 請求項１から請求項５にいずれか１項に記載の負荷駆動装置を搭載した自動車。

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