JP2008125162A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子の短絡故障時に、牽引などによって生じる逆起電力に起因する損傷を確実に防止可能な電動車両を提供する。
【解決手段】電源ＥＣＵ２０は、車輪速度センサ１１によって検出される駆動輪４の回転数ＷＲＮに基づいて、他車による牽引などの車両外部からの作用力による車両１００の移動を検知する。そして、電源ＥＣＵ２０は、車両１００の移動を検知すると、起動指令ＩＧＯＮとともに、移動検知信号ＯＰＣを出力する。すると、ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、短絡故障したトランジスタが検知されているか否かを判断し、短絡故障したトランジスタが検知されていれば、制御指令ＭＥ１およびＭＥ２の少なくとも一方を発し、モータジェネレータＭＧと検知されたトランジスタとを含む電流経路の形成を阻止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、交流回転電機が発生する駆動力により走行可能な電動車両に関し、特に交流回転電機の逆起電力に起因する損傷を防止する技術に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）や電気自動車（Electric Vehicle）などの電動車両が大きく注目されている。このような電動車両は、二次電池などからなる電源装置と、当該電源装置からの電力を受けて駆動力を発生可能なモータジェネレータとを備えている。モータジェネレータは、発進時や加速時などにおいて駆動力を発生するとともに、制動時などにおいて車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電源装置に回収する。このように、モータジェネレータを車両の走行状況に応じて制御するために、一般的な電動車両には、インバータ装置などの、直流電力と交流電力との間で電力変換が可能な電力変換装置が搭載される。

上述のような電気エネルギーの回収動作は、モータジェネレータが発生する逆起電力を利用して実現される。すなわち、電力変換装置が適切に制御されることで、モータジェネレータから電源装置側へ電流が流れ、電力エネルギーとして回収される。

一方で、電力変換装置が制御可能な状態となる前に、何らかの要因によりモータジェネレータが回転するような状況が生じると、当該モータジェネレータの逆起電力により、電力変換装置や電源装置、ならびにそれらの周辺部位が損傷し得る。そこで、従来から、逆起電力による損傷を防止するための技術が提案されている。

たとえば、特開平１０−２５７６０４号公報（特許文献１）には、メインバッテリとインバータとの間に設けられるコンタクタに対して、メインスイッチがＯＦＦ状態での牽引中や降坂中にメインスイッチをＯＮした場合に、走行モータの逆起電力によるコンタクタの損傷を防止するための電気自動車の制御装置が開示されている。

また、特開２００６−８７１７５号公報（特許文献２）には、モータ駆動回路や走行モータなどにおける故障発生時に、車両を牽引したり重力によって降坂したりする行為に起因した損傷の発生を防止するための車両制御装置が開示されている。この車両制御装置は、電動機の短絡故障を検出する故障検出手段と、故障検出手段が短絡故障を検出した際に警告を行なう警告手段とを備える。
特開平１０−２５７６０４号公報 特開２００６−８７１７５号公報

電力変換装置を構成するスイッチング素子が短絡故障した場合などには、電力変換装置による電力変換が行なえなくなるので、モータジェネレータによる走行は不能となる。このような場合には、他車に牽引されて修理工場などへ運ばれることになるが、そのような牽引中に必ずしも運転者が搭乗しているとは限らない。

そのため、上述の特開２００６−８７１７５号公報（特許文献２）に開示される車両制御装置のように、運転者に警告を発するだけでは保護機能として必ずしも十分とはいえない可能性があった。すなわち、より安全性を高めるためには、運転者が搭乗していない状態で牽引されたとしても、短絡故障したスイッチング素子の周辺部位に逆起電力に起因する損傷が及ばないようにすることが必要であった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、スイッチング素子の短絡故障時に、牽引などによって生じる逆起電力に起因する損傷を確実に防止可能な電動車両を提供することである。

この発明のある局面に従えば、交流回転電機が発生する駆動力により走行可能な電動車両である。そして、この局面に従う電動車両は、第１および第２の電源線を介して直流電力を供給可能に構成された電源装置と、電源装置と交流回転電機との間で電力変換を行なう電力変換装置とを備える。電力変換装置は、各々が、対応の供給線を介して、交流回転電機に対応の相電圧を供給するための複数のアーム回路を含む。複数のアーム回路の各々は、第１の電源線と第２の電源線との間に直列接続された複数のスイッチング素子と、複数のスイッチング素子の各々に逆並列接続された整流素子とを含む。さらに、この局面に従う電動車両は、供給線に介挿され、制御指令に応答して、少なくとも１つのアーム回路と交流回転電機とを電気的に遮断するための回路開閉部と、複数のスイッチング素子から短絡故障したスイッチング素子を検知する第１の検知手段と、車両外部からの作用力による電動車両の移動を検知する第２の検知手段と、第２の検知手段による移動検知に応答して、第１の検知手段により短絡故障したスイッチング素子が検知されているときに、交流回転電機と当該スイッチング素子とを含む電流経路の形成を阻止するように、回路開閉部への制御指令を発する制御手段とを備える。

この局面に従う発明によれば、他の車両による牽引時などのように、車両外部からの作用力による電動車両の移動が検知され、かつ電力変換装置を構成するスイッチング素子が短絡故障している場合には、回路開閉部が交流回転電機と当該短絡故障したスイッチング素子とを含む電流経路の形成を阻止する。これにより、車両外部からの作用力により交流回転電機に回転力が与えられて生じる起電力に起因する短絡電流を遮断することができる。

そのため、継続的に電動車両が牽引などされても、交流回転電機の起電力に起因する短絡電流が流れ続けることを回避でき、当該短絡電流による加熱などの損傷を防止できる。したがって、スイッチング素子の短絡故障時に、牽引などによって生じる逆起電力に起因する損傷を確実に防止できる。

好ましくは、この局面に従う電動車両は、運転者による始動操作に応じて起動指令を発する第１の制御装置と、起動指令に応答して作動を開始する第２の制御装置とをさらに備える。そして、第１の制御装置は、第２の検知手段を実現し、第２の制御装置は、第１の検知手段および制御手段を実現する。第１の制御装置は、第２の検知手段によって電動車両の移動が検知されると、運転者による始動操作にかかわらず起動指令を発する。

好ましくは、この局面に従う電動車両は、運転者による始動操作に応じて起動指令を発する第１の制御装置と、起動指令に応答して作動を開始する第２の制御装置とをさらに備える。そして、第１の制御装置は、第２の検知手段および制御手段を実現し、第２の制御装置は、第１の検知手段を実現する。

好ましくは、この局面に従う電動車両は、運転者による始動操作に応じて起動指令を発する第１の制御装置と、起動指令に応答して処理を開始する第１の処理部と、第１の処理部の処理停止期間において処理を実行する第２の処理部とを含む第２の制御装置とをさらに備える。そして、第１の処理部は、第１の検知手段を実現し、第２の処理部は、第２の検知手段および制御手段を実現する。

好ましくは、交流回転電機は、三相交流回転電機である。電力変換装置は、３個のアーム回路を含む。回路開閉部は、３個のアーム回路のうち、２個のアーム回路の各々と交流回転電機とを電気的に断続可能に構成される。

好ましくは、第２の検知手段は、駆動輪の回転数に基づいて、電動車両の移動を検知するように構成される。

好ましくは、第２の検知手段は、交流回転電機の回転数に基づいて、電動車両の移動を検知するように構成される。

好ましくは、第２の検知手段は、供給線に流れる電流値に基づいて、電動車両の移動を検知するように構成される。

好ましくは、第２の検知手段は、供給線の間に生じる電圧値に基づいて、電動車両の移動を検知するように構成される。

さらに好ましくは、第２の検知手段は、取得される値が所定のしきい値を超過する状態が所定のしきい時間より長く継続すると、電動車両の移動と判断する。

この発明によれば、スイッチング素子の短絡故障時に、牽引などによって生じる逆起電力に起因する損傷を確実に防止可能な電動車両を実現できる。

この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、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う車両１００の概略構成図である。

図１を参照して、この発明の実施の形態１に従う車両１００は、一例として、モータジェネレータが発生する駆動力により走行可能に構成された電動車両である。なお、「電動車両」とは、電源装置から供給される電力により、電動機（モータ）から駆動力を発生させ、駆動輪を回転させることが可能に構成された車両を含む概念であり、一例として、ハイブリッド自動車、電気自動車および燃料電池自動車などを含む。以下の説明では、車両１００がハイブリッド自動車であるとして説明を行なう。すなわち、車両１００は、図示しないエンジンにより発生される駆動力による走行も可能であるとともに、当該エンジンからの駆動力により発電可能にも構成される。

車両１００は、電源装置ＰＳと、コンデンサＣ２と、インバータ装置ＩＮＶと、モータジェネレータＭＧと、駆動軸８と、ディファレンシャルギア６と、駆動輪４と、コンタクタＭＣ１，ＭＣ２とを含む。

電源装置ＰＳは、主正線ＰＬおよび主負線ＮＬを介して、直流電力をインバータ装置ＩＮＶへ供給可能に構成される。より詳細には、電源装置ＰＳは、蓄電装置ＢＡＴと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１と、コンバータ部ＣＯＮＶとを含む。

蓄電装置ＢＡＴは、直流電力による充放電が可能に構成される。一例として、蓄電装置ＢＡＴ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、もしくは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子からなる。

システムリレーＳＲ１は、蓄電装置ＢＡＴの正極と正線ＭＬとの間に介装され、システム指令ＳＥに応じて、蓄電装置ＢＡＴの正極と正線ＭＬとを電気的に接続または遮断する。同様に、システムリレーＳＲ２は、蓄電装置ＢＡＴの負極と主負線ＮＬとの間に介装され、システム指令ＳＥに応じて、蓄電装置ＢＡＴの負極と主負線ＮＬとを電気的に接続または遮断する。

コンデンサＣ１は、正線ＭＬと主負線ＮＬとの間に接続され、蓄電装置ＢＡＴの充放電電圧を平滑化する。

コンバータ部ＣＯＮＶは、蓄電装置ＢＡＴから放電された直流電力を昇圧してインバータ装置ＩＮＶへ供給可能に構成されるとともに、インバータ装置ＩＮＶから回生される直流電力を降圧して蓄電装置ＢＡＴへ供給可能にも構成される。具体的には、コンバータ部ＣＯＮＶは、トランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、インダクタＬ１とからなるチョッパ回路で構成される。そして、コンバータ部ＣＯＮＶでは、スイッチング指令ＰＷＣに従って、トランジスタＱ１およびＱ２のスイッチング動作が行なわれる。

トランジスタＱ１およびＱ２は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列に接続される。また、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２との接続点には、インダクタＬ１の一端が接続される。トランジスタＱ１，Ｑ２は、パワー半導体デバイスで構成され、一例として、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）からなる。代替的に、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）を用いてもよい。

ダイオードＤ１は、トランジスタＱ１のエミッタ側からコレクタ側に帰還電流を流すことができるように、トランジスタＱ１のエミッタとコレクタとの間に接続される。同様に、ダイオードＤ２は、トランジスタＱ２のエミッタ側からコレクタ側に帰還電流を流すことができるように、トランジスタＱ２のエミッタとコレクタとの間に接続される。

インダクタＬ１は、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２との接続点と、正線ＭＬとの間に介装され、トランジスタＱ１およびＱ２のスイッチング動作に応じて生じる電流によって、電磁エネルギーの蓄積および放出を繰返す。すなわち、このようなインダクタＬ１における電磁エネルギーの蓄積および放出の繰返しによって、コンバータ部ＣＯＮＶは、昇圧動作または降圧動作を実現する。

コンデンサＣ２は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に接続され、電源装置ＰＳとインバータ装置ＩＮＶとの間で授受される直流電力を平滑化する。すなわち、コンデンサＣ２は、電力バッファとして機能する。

インバータ装置ＩＮＶは、電源装置ＰＳとモータジェネレータＭＧとの間で電力変換を行なう。すなわち、インバータ装置ＩＮＶは、電源装置ＰＳから主正線ＰＬおよび主負線ＮＬを介して供給される直流電力を３個の相電圧（Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧）を有する三相交流電力に変換可能であるとともに、モータジェネレータＭＧから供給される三相交流電力を直流電力にも変換可能である。具体的には、インバータ装置ＩＮＶは、Ｕ相アーム回路１と、Ｖ相アーム回路２と、Ｗ相アーム回路３とを含む。

Ｕ相アーム回路１は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列接続されたトランジスタＱ１１およびＱ１２と、トランジスタＱ１１およびＱ１２にそれぞれ逆並列接続されたダイオードＤ１１およびＤ１２とを含む。そして、Ｕ相アーム回路１では、スイッチング指令ＰＷＭに従って、トランジスタＱ１１およびＱ１２のスイッチング動作が行なわれることにより、接続点Ｎ１にＵ相電圧が生じる。そして、このＵ相電圧は、Ｕ相供給線ＬＮ１を介して、モータジェネレータＭＧへ供給される。

ダイオードＤ１１は、トランジスタＱ１１のエミッタ側からコレクタ側に帰還電流を流すことができるように、トランジスタＱ１１のエミッタとコレクタとの間に接続される。同様に、ダイオードＤ１２は、トランジスタＱ１２のエミッタ側からコレクタ側に帰還電流を流すことができるように、トランジスタＱ１２のエミッタとコレクタとの間に接続される。すなわち、ダイオードＤ１１およびＤ１２は、主負線ＮＬから主正線ＰＬへの電流の流れを許容し、主正線ＰＬから主負線ＮＬへの電流の流れを遮断するような、逆並列接続される。

このようなダイオードＤ１１およびＤ１２は、それぞれトランジスタＱ１１およびＱ１２がオン状態からオフ状態に遷移した直後に生じるサージを抑制する機能を果たすものである。そのため、通常のスイッチング動作中には、ダイオードＤ１１およびＤ１２に主正線ＰＬもしくは主負線ＮＬから電流が流れ込むことはない。

同様に、Ｖ相アーム回路２は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列接続されたトランジスタＱ２１およびＱ２２と、トランジスタＱ２１およびＱ２２にそれぞれ逆並列接続されたダイオードＤ２１およびＤ２２とを含む。そして、Ｖ相アーム回路２は、接続点Ｎ２にＶ相電圧を発生し、Ｖ相供給線ＬＮ２を介して、モータジェネレータＭＧへ供給する。

また同様に、Ｗ相アーム回路３は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列接続されたトランジスタＱ３１およびＱ３２と、トランジスタＱ３１およびＱ３２にそれぞれ逆並列接続されたダイオードＤ３１およびＤ３２とを含む。そして、Ｗ相アーム回路３は、接続点Ｎ３にＷ相電圧を発生し、Ｗ相供給線ＬＮ３を介して、モータジェネレータＭＧへ供給する。

なお、上述したトランジスタＱ１およびＱ２と同様に、トランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２は、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴおよびＧＴＯのいずれを用いてもよいが、本実施例では、一例として、ＩＧＢＴで構成される。

モータジェネレータＭＧは、インバータ装置ＩＮＶから供給される三相交流電力に応じて駆動力を発生し、機械的に連結された駆動軸８およびディファレンシャルギア６を介して、駆動輪４を回転駆動する。モータジェネレータＭＧは、一例として、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機からなる。モータジェネレータＭＧの内部では、この永久磁石が埋設されたロータが回転することにより、時間的および位置的な磁束変化が生じ、この結果、ロータの回転数に比例した逆起電力が生じる。

なお、図示しないエンジンによる駆動輪４の回転駆動を可能にする場合には、モータジェネレータＭＧからの駆動力伝達経路上に、遊星歯車機構などを用いた動力分割機構などを介挿し、モータジェネレータＭＧおよびエンジンが発生する駆動力を適切に分配するように構成してもよい。

コンタクタＭＣ１は、Ｕ相供給線ＬＮ１に介挿され、制御指令ＭＥ１に応答して、Ｕ相アーム回路１とモータジェネレータＭＧとを電気的に遮断する。同様に、コンタクタＭＣ２は、Ｗ相供給線ＬＮ３に介挿され、制御指令ＭＥ２に応答して、Ｗ相アーム回路３とモータジェネレータＭＧとを電気的に遮断する。後述するように、コンタクタＭＣ１およびＭＣ２は、インバータ装置ＩＮＶを構成するいずれかのトランジスタの短絡故障時に、モータジェネレータＭＧの逆起電圧により生じる短絡電流を遮断する。すなわち、制御指令ＭＥ１およびＭＥ２は、短絡電流の遮断指令に相当する。

車両１００は、電流センサ７と、ＨＶ＿ＥＣＵ（Hybrid Electrical Control Unit）１０と、パワースイッチ１８と、電源ＥＣＵ２０と、スマートＥＣＵ１２と、イモビライザーＥＣＵ１４と、送受信アンテナ１３，１５と、車輪速度センサ１１とをさらに含む。

電流センサ７は、それぞれＵ相供給線ＬＮ１、Ｖ相供給線ＬＮ２およびＷ相供給線ＬＮ３に対応付けられて配置される。そして、３個の電流センサ７は、それぞれＵ相供給線ＬＮ１、Ｖ相供給線ＬＮ２およびＷ相供給線ＬＮ３に流れる相電流の電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を検出し、その検出結果をＨＶ＿ＥＣＵ１０へ出力する。

ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、電源ＥＣＵ２０からの起動指令ＩＧＯＮに応答して作動を開始するように構成される。すなわち、ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、電源ＥＣＵ２０からの起動指令ＩＧＯＮが与えられない限り、作動停止状態に維持される。

そして、起動指令ＩＧＯＮが与えられると、ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、予め格納されたプログラムを実行することで、図示しない各センサから送信された信号、走行状況、アクセル開度の変化率、蓄電装置の充電状態、格納しているマップなどに基づいて演算処理を実行する。これにより、ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、運転者の操作に応じて、車両１００が所望の運転状態となるように、システム指令ＳＥおよびスイッチング指令ＰＷＣ，ＰＷＭなどを生成する。

特に、この発明の実施の形態１に従うＨＶ＿ＥＣＵ１０は、後述するように、電流センサ７によって検出される相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの大きさと、スイッチング指令ＰＷＭの各モードにおいて流れるべき相電流とに基づいて、インバータ装置ＩＮＶを構成するトランジスタのうち、短絡故障が発生しているものを検知する。そして、ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、起動指令ＩＧＯＮとともに、移動検知信号ＯＰＣを電源ＥＣＵ２０から与えられると、短絡故障したトランジスタが検知されているか否かを判断する。さらに、ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、短絡故障したトランジスタが検知されていれば、制御指令ＭＥ１およびＭＥ２の少なくとも一方を発し、モータジェネレータＭＧと検知されたトランジスタとを含む電流経路の形成を阻止する。

車輪速度センサ１１は、駆動輪４の車輪速度を検出し、その検出結果を回転数ＷＲＮとして電源ＥＣＵ２０へ出力する。なお、一例として、車輪速度センサ１１は、駆動輪４の回転軸に取り付けられた歯車状のロータ部材によって生じる磁束変化に基づいて、車輪速度を検出する。

パワースイッチ１８は、運転者用シート前方のインストルメントパネルなどに配置され、車両１００の始動操作に用いられる。すなわち、パワースイッチ１８は、運転者によって押圧されると、パワーオン信号ＰＯＷＯＮを電源ＥＣＵ２０へ出力する。

なお、運転者は、キー１６を所定のスロットに差込んだ後に、パワースイッチ１８を押圧することで、車両１００を作動状態に活性化する。また、キー１６には、ロックボタンおよびアンロックボタンが設けられており、運転者の操作に応じて、それぞれ車両１００のドア（図示しない）がロック状態にされ、もしくはドアロックが解除される。

電源ＥＣＵ２０は、車両１００の動作状態（停止状態および作動状態）にかかわらず、常に車両１００の状態を監視するように構成される。なお、車両１００の「停止状態」とは、運転者が停止操作を行なって、走行可能の状態を解除されたことを意味し、車両１００の「作動状態」とは、運転者が停止操作を行なって、走行可能な状態に設定されたことを意味する。

そして、電源ＥＣＵ２０は、パワーオン信号ＰＯＷＯＮが入力されると、後述する認証処理を実行した後、起動指令ＩＧＯＮをＨＶ＿ＥＣＵ１０へ出力し、モータジェネレータＭＧによる駆動力の発生を可能な状態にする。

特に、この発明の実施の形態１に従う電源ＥＣＵ２０は、車輪速度センサ１１によって検出される駆動輪４の回転数ＷＲＮに基づいて、車両外部からの作用力による車両１００の移動を検知する。すなわち、電源ＥＣＵ２０は、駆動輪４の回転数ＷＲＮに基づいて、代表的には、他車によって牽引されている状態などを検知する。より詳細には、電源ＥＣＵ２０は、車両１００が停止状態、すなわち起動指令ＩＧＯＮが与えられていないときに、駆動輪４の回転数ＷＲＮが所定のしきい値以上となる状態が所定のしきい時間より長く継続すると、車両１００の移動と判断する。

そして、車両１００の移動を検知すると、電源ＥＣＵ２０は、パワーオン信号ＰＯＷＯＮが入力されていなくても、起動指令ＩＧＯＮとともに、移動検知信号ＯＰＣを出力する。すると、上述したように、ＨＶ＿ＥＣＵ１０が所定の処理を実行し、いずれかのトランジスタに短絡故障が生じていても、モータジェネレータＭＧの逆起電圧による短絡電流が遮断される。

スマートＥＣＵ１２は、送受信アンテナ１３を介して、運転者が保有するキー１６と無線通信を可能に構成され、運転者によるキー１６の操作に応答して、車両１００のドアをロック状態にし、もしくはドアロックを解除する。

イモビライザーＥＣＵ１４は、送受信アンテナ１５を介して、運転者が保有するキー１６と無線通信を可能に構成され、キー１６が格納するＩＤコードと自身の格納するＩＤコードとを照合し、両者が一致した場合にのみ、電源ＥＣＵ２０による起動指令ＩＧＯＮの出力を許可する。

図２は、トランジスタの短絡故障時にモータジェネレータＭＧの逆起電圧により生じる短絡電流の一例を示す図である。

図２（ａ）は、Ｗ相アーム回路３のトランジスタＱ３２に短絡故障が発生した場合に生じる短絡電流を示す。

図２（ｂ）は、コンタクタＭＣ２の開放により短絡電流が遮断された状態を示す。
図２（ａ）を参照して、牽引などにより車両１００が移動すると、駆動輪４と機械的に連結されたモータジェネレータＭＧのロータが回転運動する。このロータの回転運度により、ステータ側の各相コイルと鎖交する磁束に時間的な変化が生じる。この磁束の時間的な変化により、モータジェネレータＭＧには逆起電力が発生する。

ここで、Ｗ相アーム回路３のトランジスタＱ３２に短絡故障が発生していると、この逆起電力により、Ｕ相アーム回路１と、モータジェネレータＭＧと、Ｗ相アーム回路３とを含む電流経路に短絡電流Ｉｓ１が流れる。すなわち、Ｕ相アーム回路１のトランジスタＱ１２に逆並列接続されたダイオードＤ１２は、主負線ＮＬ側から主正線ＰＬ側に向けた電流の流れを許容するので、接続点Ｎ１を介して、主負線ＮＬからＵ相供給線ＬＮ１へ電流が流れ得る。また、トランジスタＱ３２は短絡状態にあるので、接続点Ｎ３を介して、Ｗ相供給線ＬＮ３から主負線ＮＬへ短絡電流が流れ得る。その結果、短絡電流Ｉｓ１は、主負線ＮＬ、ダイオードＤ１２、接続点Ｎ１、Ｕ相供給線ＬＮ１、モータジェネレータＭＧのＵ相コイル、モータジェネレータＭＧのＷ相コイル、Ｗ相供給線ＬＮ３、接続点Ｎ３、トランジスタＱ３２、および主負線ＮＬの順に流れることになる。

同様に、Ｖ相アーム回路２と、モータジェネレータＭＧと、Ｗ相アーム回路３とを含む電流経路に短絡電流Ｉｓ２が流れる。すなわち、短絡電流Ｉｓ２は、主負線ＮＬ、ダイオードＤ２２、接続点Ｎ２、Ｖ相供給線ＬＮ２、モータジェネレータＭＧのＶ相コイル、モータジェネレータＭＧのＷ相コイル、Ｗ相供給線ＬＮ３、接続点Ｎ３、トランジスタＱ３２、および主負線ＮＬの順に流れることになる。

したがって、トランジスタＱ３２には、短絡電流Ｉｓ１と短絡電流Ｉｓ２との合計電流が流れることになる。

車両１００が比較的長時間にわたり牽引されると、このような短絡電流が継続的に流れることになる。そのため、モータジェネレータＭＧの各相コイルや、短絡経路に存在するダイオード、インバータ装置ＩＮＶとモータジェネレータＭＧとを接続する供給線（たとえば、ワイヤーハーネス）などが損傷を受け得る。したがって、このような短絡電流を遮断する必要がある。

ここで、各供給線に流れる短絡電流の方向に着目すると、Ｕ相供給線ＬＮ１およびＶ相供給線ＬＮ２を流れる短絡電流は、インバータ装置ＩＮＶからモータジェネレータＭＧの向きであるのに対して、Ｗ相供給線ＬＮ３を流れる短絡電流は、モータジェネレータＭＧからインバータ装置ＩＮＶの向きである。

図２（ｂ）を参照して、トランジスタＱ３２が短絡故障している場合には、少なくともＷ相供給線ＬＮ３に介挿されたコンタクタＭＣ２を開放することで、短絡電流を遮断できる。

なお、Ｗ相アーム回路３のトランジスタＱ３１に短絡故障が発生した場合にも同様の動作により、短絡電流が遮断される。

図３は、トランジスタの短絡故障時にモータジェネレータＭＧの逆起電圧により生じる短絡電流の別の一例を示す図である。

図３（ａ）は、Ｖ相アーム回路２のトランジスタＱ２２に短絡故障が発生した場合に生じる短絡電流を示す。

図３（ｂ）は、コンタクタＭＣ１およびＭＣ２の開放により短絡電流が遮断された状態を示す。

図３（ａ）を参照して、Ｕ相アーム回路３のトランジスタＱ２２に短絡故障が発生していると、この逆起電力により、Ｕ相アーム回路１と、モータジェネレータＭＧと、Ｖ相アーム回路２とを含む電流経路に短絡電流Ｉｓ３が流れる。同時に、Ｗ相アーム回路３と、モータジェネレータＭＧと、Ｖ相アーム回路２とを含む電流経路に短絡電流Ｉｓ４が流れる。

ここで、各供給線に流れる短絡電流の方向に着目すると、Ｕ相供給線ＬＮ１およびＷ相供給線ＬＮ３を流れる短絡電流は、インバータ装置ＩＮＶからモータジェネレータＭＧの向きであるのに対して、Ｖ相供給線ＬＮ２を流れる短絡電流は、モータジェネレータＭＧからインバータ装置ＩＮＶの向きである。そこで、図３（ｂ）に示すように、コンタクタＭＣ１およびＭＣ２を開放することで、インバータ装置ＩＮＶからモータジェネレータＭＧの向きに流れるいずれの短絡電流も遮断される。

なお、Ｖ相アーム回路２のトランジスタＱ２１に短絡故障が発生した場合にも同様の動作により、短絡電流が遮断される。

さらに、Ｕ相アーム回路１のトランジスタＱ１１またはＱ１２に短絡故障が発生した場合には、コンタクタＭＣ１を開放することにより、短絡電流が遮断される。

再度、図１を参照して、この発明の実施の形態１に従うＨＶ＿ＥＣＵ１０は、電源ＥＣＵからの起動指令ＩＧＯＮに応答して作動を開始するように構成される。そのため、ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、車両１００が停止状態にあれば、作動停止状態に維持される。一方、コンタクタＭＣ１およびＭＣ２は、ＨＶ＿ＥＣＵ１０からの制御指令ＭＥ１およびＭＥ２により作動するように構成される。したがって、車両１００が停止状態にあるときに、車両外部からの作用力を受けて移動を生じると、トランジスタの短絡故障による短絡電流を遮断することができない。

そこで、この発明の実施の形態１に従う車両１００では、車両１００の動作状態にかかわらず常に作動する電源ＥＣＵ２０が、車両外部からの作用力による車両１００の移動を検知するとともに、ＨＶ＿ＥＣＵ１０にＩＧＯＮ信号を与え、コンタクタＭＣ１およびＭＣ２を開放できるようにする。

図４は、この発明の実施の形態１に従う電源ＥＣＵ２０の制御構造を示す機能ブロック図である。

図４を参照して、電源ＥＣＵ２０は、システム始動条件判断部３０と、車両移動検知部３２とを含む。

システム始動条件判断部３０は、運転者による始動操作、すなわちキー１６の差込およびパワースイッチ１８の押圧に応じて、起動指令ＩＧＯＮを発する。具体的には、システム始動条件判断部３０は、パワーオン信号ＰＯＷＯＮが与えられると、キー１６に対する認証要求をイモビライザーＥＣＵ１４（図１）へ与えるとともに、イモビライザーＥＣＵ１４から認証結果を受信する。そして、システム始動条件判断部３０は、認証結果が正常であれば、起動指令ＩＧＯＮをＨＶ＿ＥＣＵ１０へ出力する。

車両移動検知部３２は、車両外部からの作用力による車両１００の移動を判断する。そして、車両１００の移動が検知されると、車両移動検知部３２は、移動検知信号ＯＰＣを発するとともに、運転者による始動操作にかかわらず起動指令ＩＧＯＮを発する。

具体的には、車両移動検知部３２は、比較部３４と、遅延タイマ部３６とを含む。比較部３４は、車輪速度センサ１１から与えられる駆動輪４の回転数ＷＲＮと、予め定められたしきい回転数αとを比較し、回転数ＷＲＮがしきい値を超過したときに、有効出力を遅延タイマ部３６へ出力する。遅延タイマ部３６は、有効出力が予め定められたしきい時間βより長く継続したときに、出力を有効にする。すると、当該出力信号は、移動検知信号ＯＰＣとして出力されるととともに、起動指令ＩＧＯＮとしても出力される。ここで、遅延タイマ部３６から出力される起動指令ＩＧＯＮは、システム始動条件判断部３０から出力される起動指令ＩＧＯＮに加算されるので、運転者による始動操作にかかわらず起動指令ＩＧＯＮが発せられる。

図５は、この発明の実施の形態１に従うＨＶ＿ＥＣＵ１０の制御構造を示す機能ブロック図である。

図５を参照して、ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、電源ＥＣＵ２０からの起動指令ＩＧＯＮに応答して、各部が活性化され、作動を開始する。具体的には、ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、指令生成部４０と、故障素子検知部４２と、故障素子記憶部４４と、ＭＧ接続切離部４６とを含む。

指令生成部４０は、各種センサ（図示しない）などから得られる走行状況の情報に基づいて、コンバータ部ＣＯＮＶを含む電源装置ＰＳ、およびインバータ装置ＩＮＶの作動を指示する制御指令（システム指令ＳＥ、スイッチング指令ＰＷＣ，ＰＷＭ）を生成する。さらに、指令生成部４０は、後述する故障検知信号ＦＡＬを受けると、少なくともインバータ装置ＩＮＶでのスイッチング動作を停止させる。

故障素子検知部４２は、電流センサ７によって検出される相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの大きさと、指令生成部４０から出力されるスイッチング指令ＰＷＭとに基づいて、インバータ装置ＩＮＶを構成するトランジスタのうち、短絡故障が発生しているものを特定する。そして、短絡故障したトランジスタを特定するための情報を含む故障検知信号ＦＡＬを故障素子記憶部４４および指令生成部４０へ出力する。

図６は、故障素子検知部４２における短絡故障したトランジスタの検知方法の一態様を説明するための図である。

図６を参照して、インバータ装置ＩＮＶが三相交流電力を発生する場合には、主正線ＰＬに接続されるいずれか１つのトランジスタと、主負線ＮＬに接続されるいずれか１つのトランジスタとが、それぞれの属するアーム回路が互いに異なるように順次活性化される。このようなトランジスタのスイッチングモードは、６つ存在する。すなわち、スイッチング指令ＰＷＭは、６つのスイッチングモードを逐次的に選択することになる。ここで、各スイッチングモードにおいて活性化されるトランジスタと、当該トランジスタの活性化により生じる相電流とは、対応関係を有する。

そこで、故障素子検知部４２は、図６に示すような対応関係を示すテーブルを格納するとともに、各スイッチングモードにおいて、流れるはずのない相電流が流れているか否かに基づいて、トランジスタの短絡故障を検知する。

一例として、Ｗ相アーム回路３のトランジスタＱ３２に短絡故障が発生すると、本来は、Ｗ相の相電流が流れるはずのないスイッチングモード３または６においても、Ｗ相の相電流が流れることになる。そのため、スイッチングモード３または６のタイミングにおいて、所定のＷ相電流値Ｉｗが検出される。このように、故障素子検知部４２は、相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの大きさと、スイッチング指令ＰＷＭとに基づいて、短絡故障が発生しているトランジスタを特定する。

なお、主正線ＰＬまたは主負線ＮＬに流れる電流値を検出し、その電流値の大きさに基づいて、インバータ装置ＩＮＶでのトランジスタの短絡故障を検知した後に、上述の特定処理を行なうようにしてもよい。

再度、図５を参照して、故障素子記憶部４４は、故障素子検知部４２によって特定される短絡故障したトランジスタの特定情報を格納する。一例として、故障素子記憶部４４は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリで構成される。

ＭＧ接続切離部４６は、電源ＥＣＵ２０から移動検知信号ＯＰＣを与えられると、故障素子記憶部４４に短絡故障したトランジスタの特定情報が格納されているか否かを判断する。そして、ＭＧ接続切離部４６は、短絡故障したトランジスタの特定情報が格納されていると、当該トランジスタとモータジェネレータＭＧとを含む短絡電流の電流経路の形成を阻止するように、制御指令ＭＥ１およびＭＥ２の少なくとも一方を発する。

図７は、この発明の実施の形態１に従う電源ＥＣＵ２０における短絡電流の遮断に係る処理手順を示すフローチャートである。

図７を参照して、電源ＥＣＵ２０は、車両１００が停止状態であるか否かを判断する（ステップＳ１００）。車両１００が停止状態である場合（ステップＳ１００においてＹＥＳの場合）には、電源ＥＣＵ２０は、車輪速度センサ１１によって検出される回転数ＷＲＮが所定のしきい値を超過しているか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

回転数ＷＲＮが所定のしきい値を超過している場合（ステップＳ１０２においてＹＥＳの場合）には、電源ＥＣＵ２０は、当該超過状態が所定のしきい時間より長く継続するか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

当該超過状態が所定のしきい時間より長く継続した場合（ステップＳ１０４においてＹＥＳの場合）には、電源ＥＣＵ２０は、ＨＶ＿ＥＣＵ１０へ移動検知信号ＯＰＣおよび起動指令ＩＧＯＮを発する（ステップＳ１０６）。そして、電源ＥＣＵ２０は、最初の処理に戻る。

車両１００が停止状態でない場合（ステップＳ１００においてＮＯの場合）には、電源ＥＣＵ２０は、作動状態における通常処理を実行する（ステップＳ１０８）。なお、「作動状態における通常処理」とは、一例として、ＨＶ＿ＥＣＵ１０を含む各部に対して電源供給を行なうためのリレーの活性化処理などである。

回転数ＷＲＮが所定のしきい値を超過していない場合（ステップＳ１０２においてＮＯの場合）、もしくは、しきい値の超過状態が所定のしきい時間より長く継続しなかった場合（ステップＳ１０４においてＮＯの場合）には、電源ＥＣＵ２０は、以後の処理を行なわず、最初の処理に戻る。

図８は、この発明の実施の形態１に従うＨＶ＿ＥＣＵ１０における短絡電流の遮断に係る処理手順を示すフローチャートである。

図８を参照して、ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、移動検知信号ＯＰＣが与えられているか否かを判断する（ステップＳ２００）。移動検知信号ＯＰＣが与えられている場合（ステップＳ２００においてＹＥＳの場合）には、ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、故障素子記憶部４４に短絡故障したトランジスタの特定情報が格納されているか否かを判断する（ステップＳ２０２）。

故障素子記憶部４４に短絡故障したトランジスタの特定情報が格納されている場合（ステップＳ２０２においてＹＥＳの場合）には、ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、短絡故障したトランジスタとモータジェネレータＭＧとを含む短絡電流の電流経路の形成を阻止するために、制御指令ＭＥ１およびＭＥ２の少なくとも一方を発する（ステップＳ２０４）。そして、ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、処理を終了する。

故障素子記憶部４４に短絡故障したトランジスタの特定情報が格納されていない場合（ステップＳ２０２においてＮＯの場合）には、ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、処理を終了する。

移動検知信号ＯＰＣが与えられていない場合（ステップＳ２００においてＮＯの場合）には、ＨＶ＿ＥＣＵ１０は、通常の処理モードに移行する（ステップＳ２０６）。なお、「通常の処理モード」における処理には、故障素子検知部４２における短絡故障が発生しているトランジスタの特定処理なども含まれる。

この発明の実施の形態１では、モータジェネレータＭＧが「交流回転電動機」に相当し、電源装置ＰＳが「電源装置」に相当し、主正線ＰＬおよび主負線ＮＬが「第１および第２の電源線」に相当し、インバータ装置ＩＮＶが「電力変換装置」に相当し、Ｕ相供給線ＬＮ１、Ｖ相供給線ＬＮ２およびＷ相供給線ＬＮ３が「供給線」に相当し、トランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２が「スイッチング素子」に相当し、ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｓ２２，Ｄ３１，Ｄ３２が「整流素子」に相当し、コンタクタＭＣ１およびＭＣ２が「回路開閉部」に相当する。そして、故障素子検知部４２が「第１の検知手段」を実現し、電源ＥＣＵ２０内の車両移動検知部３２が「第２の検知手段」を実現し、ＨＶ＿ＥＣＵ１０内のＭＧ接続切離部４６が「制御手段」を実現する。また、ＨＶ＿ＥＣＵ１０が「第１の制御装置」に相当し、電源ＥＣＵ２０が「第２の制御装置」に相当する。

この発明の実施の形態１によれば、他の車両による牽引時などのように、車両外部からの作用力による車両の移動が検知され、かつインバータ装置を構成するトランジスタが短絡故障している場合には、コンタクタがモータジェネレータと当該短絡故障したトランジスタとを含む電流経路の形成を阻止する。これにより、車両外部からの作用力によりモータジェネレータに回転力が与えられて生じる起電力に起因する短絡電流を遮断することができる。

そのため、継続的に車両が牽引などされても、モータジェネレータの起電力に起因する短絡電流が流れ続けることを回避でき、当該短絡電流による加熱などの損傷を防止できる。したがって、トランジスタの短絡故障時に、牽引などによって生じる逆起電力に起因する損傷を確実に防止できる。

よって、トランジスタの短絡故障時に、牽引などによって生じる逆起電力に起因する損傷を確実に防止可能な車両を実現できる。

また、この発明の実施の形態１によれば、一般的に車輪速度センサ１１は、運転者に車両速度を表示するために、従来の車両にも設けられているものである。そのため、新たに車輪速度センサ１１を設ける必要がなく、本発明をより安価に実現できる。

［実施の形態１の変形例１］
上述のこの発明の実施の形態１では、駆動輪４の車輪速度を検出するための車輪速度センサ１１を用いて、車両外部からの作用力による車両１００の移動を検知する構成について例示したが、モータジェネレータＭＧの回転数を直接検出してもよい。

図９は、この発明の実施の形態１の変形例１に従う車両１００Ａの概略構成図である。
図９を参照して、この発明の実施の形態１の変形例１に従う車両１００Ａは、図１に示すこの発明の実施の形態１に従う車両１００において、車輪速度センサ１１に代えて、回転角センサ１７を配置したものであり、その他の構成については、車両１００と同様である。なお、図９では、簡略化のため、その要部構成のみを示す。

回転角センサ１７は、モータジェネレータＭＧの回転軸上に配置され、ロータの回転角θを検出する。そして、検出された回転角θは、電源ＥＣＵ２０Ａへ出力される。一例として、回転角センサ１７は、レゾルバなどからなる。

電源ＥＣＵ２０Ａは、回転角センサ１７から出力される回転角θの単位時間当たりの変化に基づいて、モータジェネレータＭＧの回転数を算出する。そして、電源ＥＣＵ２０Ａは、算出したモータジェネレータＭＧの回転数に基づいて、車両外部からの作用力による車両１００Ａの移動を検知する。その他の処理については、上述のこの発明の実施の形態１に従う電源ＥＣＵ２０と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

この発明の実施の形態１の変形例１によれば、上述のこの発明の実施の形態１における効果に加えて、モータジェネレータＭＧでの起電力発生の直接的な原因となるロータの回転を検出できるので、より正確に短絡電流を遮断できる。

［実施の形態１の変形例２］
上述のこの発明の実施の形態１では、駆動輪４の車輪速度を検出するための車輪速度センサ１１を用いて、車両外部からの作用力による車両１００の移動を検知する構成について例示したが、モータジェネレータＭＧの起電力による短絡電流を検出した後に、当該短絡電流を遮断するようにしてもよい。

図１０は、この発明の実施の形態１の変形例２に従う車両１００Ｂの概略構成図である。

図１０を参照して、この発明の実施の形態１の変形例２に従う車両１００Ｂは、図１に示すこの発明の実施の形態１に従う車両１００において、車輪速度センサ１１に代えて、電流センサ７により検出される相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを電源ＥＣＵ２０Ｂへも伝達可能に構成されたものである。その他の構成については、車両１００と同様である。なお、図１０では、簡略化のため、その要部構成のみを示す。

電源ＥＣＵ２０Ｂは、車両１００Ｂが停止状態において、モータジェネレータＭＧからインバータ装置ＩＮＶへ流れる電流が検出されると、モータジェネレータＭＧに逆起電力が発生していると判断する。すなわち、電源ＥＣＵ２０Ｂは、車両１００Ｂの停止状態において、相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのいずれかが所定のしきい値を超えれば、車両外部からの作用力による車両１００Ｂの移動と判断し、短絡電流の遮断処理を実行する。なお、モータジェネレータＭＧの逆起電力による短絡電流が実際に流れた後に、当該短絡電流の遮断処理が実行されることになるが、検出から遮断までに要する処理時間は極めて短いので、モータジェネレータＭＧや供給線が損傷することはない。その他の処理については、上述のこの発明の実施の形態１に従う電源ＥＣＵ２０と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

この発明の実施の形態１の変形例２によれば、上述のこの発明の実施の形態１における効果に加えて、駆動輪もしくはモータジェネレータの回転数を検出する必要がないので、本発明をより安価に実現できる。

［実施の形態１の変形例３］
上述のこの発明の実施の形態１では、駆動輪４の車輪速度を検出するための車輪速度センサ１１を用いて、車両外部からの作用力による車両１００の移動を検知する構成について例示したが、モータジェネレータＭＧの起電力を直接検出するようにしてもよい。

図１１は、この発明の実施の形態１の変形例３に従う車両１００Ｃの概略構成図である。

図１１を参照して、この発明の実施の形態１の変形例３に従う車両１００Ｃは、図１に示すこの発明の実施の形態１に従う車両１００において、車輪速度センサ１１に代えて、相電圧センサ１９を配置したものであり、その他の構成については、車両１００と同様である。なお、図１１では、簡略化のため、その要部構成のみを示す。

相電圧センサ１９は、一例として、Ｕ相供給線ＬＮ１とＷ相供給線ＬＮ３との間に電気的に接続され、Ｕ相−Ｗ相間の相間電圧Ｖｕｗを検出する。そして、検出された相間電圧Ｖｕｗは、電源ＥＣＵ２０Ｃへ伝達される。

電源ＥＣＵ２０Ｃは、車両１００Ｃの停止状態において、相間電圧Ｖｕｗが検出されると、モータジェネレータＭＧに逆起電力が発生していると判断する。すなわち、電源ＥＣＵ２０Ｃは、車両１００Ｃが停止状態において、相間電圧Ｖｕｗが所定のしきい値を超えれば、車両外部からの作用力による車両１００Ｃの移動と判断し、短絡電流の遮断処理を実行する。その他の処理については、上述のこの発明の実施の形態１に従う電源ＥＣＵ２０と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

この発明の実施の形態１の変形例３によれば、上述のこの発明の実施の形態１における効果に加えて、モータジェネレータＭＧでの起電力を直接的に検出できるので、より正確に短絡電流を遮断できる。

［実施の形態２］
上述のこの発明の実施の形態１では、電源ＥＣＵ２０が車両１００の移動を検知するとともに、ＨＶ＿ＥＣＵ１０が短絡電流を遮断する構成について例示したが、電源ＥＣＵが両方の処理を実行するように構成してもよい。

図１２は、この発明の実施の形態２に従う車両１００Ｄの概略構成図である。
図１２を参照して、この発明の実施の形態２に従う車両１００Ｄは、図１に示すこの発明の実施の形態１に従う車両１００において、ＨＶ＿ＥＣＵ１０および電源ＥＣＵ２０に代えて、それぞれＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｄおよび電源ＥＣＵ２０Ｄを配置するとともに、コンタクタＭＣ１およびＭＣ２が電源ＥＣＵ２０Ｄにより発せられる制御指令ＭＥ１およびＭＥ２に応答して動作するように構成されたものである。その他の構成については、車両１００と同様である。

概略すると、電源ＥＣＵ２０Ｄは、この発明の実施の形態１に従う電源ＥＣＵ２０において、車両の移動を検知した後に、モータジェネレータＭＧと短絡故障のトランジスタとを含む電流経路の形成を阻止するために、制御指令ＭＥ１およびＭＥ２の少なくとも一方を発する機能をさらに追加したものに相当する。すなわち、この発明の実施の形態２に従う車両１００Ｄでは、電源ＥＣＵ２０ＤがコンタクタＭＣ１およびＭＣ２を開放可能に構成される。一方、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｄは、この発明の実施の形態１に従うＨＶ＿ＥＣＵ１０において、上述したような、制御指令ＭＥ１およびＭＥ２を発する機能を取除いたものに相当する。

上述のように、電源ＥＣＵ２０Ｄに対してコンタクタＭＣ１およびＭＣ２の開放を制御する機能を組込むという特徴的な構成により、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｄを起動させることなく、モータジェネレータＭＧの逆起電力に起因する損傷を防止できる。

その他の構成については、上述のこの発明の実施の形態１に従う車両１００と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

図１３は、この発明の実施の形態２に従う電源ＥＣＵ２０Ｄの制御構造を示す機能ブロック図である。

図１３を参照して、電源ＥＣＵ２０Ｄは、システム始動条件判断部３０Ｄと、車両移動検知部３２Ｄと、故障素子記憶部４４と、ＭＧ接続切離部４６とを含む。

システム始動条件判断部３０Ｄは、運転者による始動操作、すなわちキー１６の差込およびパワースイッチ１８の押圧に応じて、起動指令ＩＧＯＮを発する。また、システム始動条件判断部３０Ｄは、運転者によるパワースイッチ１８の再度の押圧に応じて、停止指令ＩＧＯＦＦを発する。なお、起動指令ＩＧＯＮの発生前の認証処理などについては、図４に示すシステム始動条件判断部３０と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

車両移動検知部３２Ｄは、システム始動条件判断部３０Ｄからの停止指令ＩＧＯＦＦに応答して、車両外部からの作用力による車両１００Ｄの移動についての判断処理を開始する。すなわち、車両移動検知部３２Ｄは、車両１００Ｄが停止状態において、他車による牽引状態などを検知する。車両移動検知部３２Ｄにおける処理内容については、図４に示す車両移動検知部３２と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

故障素子記憶部４４およびＭＧ接続切離部４６は、図５に示すＨＶ＿ＥＣＵ１０に含まれるものと同一であるので、詳細な説明は繰返さない。

図１４は、この発明の実施の形態２に従うＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｄの制御構造を示す機能ブロック図である。

図１４を参照して、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｄは、図５に示すＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｄにおいて、故障素子記憶部４４およびＭＧ接続切離部４６を取除いたものと等価である。すなわち、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｄは、起動指令ＩＧＯＮが発せられると、車両１００Ｄの走行に係る制御指令を生成するとともに、短絡故障が発生すれば当該トランジスタを特定し、その特定情報を上述の電源ＥＣＵ２０Ｄへ出力する。なお、指令生成部４０および故障素子検知部４２における処理の内容については上述したので、詳細な説明は繰返さない。

図１５は、この発明の実施の形態２に従う電源ＥＣＵ２０Ｄにおける短絡電流の遮断に係る処理手順を示すフローチャートである。

図１５を参照して、電源ＥＣＵ２０Ｄは、車両１００Ｄが停止状態であるか否かを判断する（ステップＳ３００）。車両１００Ｄが停止状態である場合（ステップＳ３００においてＹＥＳの場合）には、電源ＥＣＵ２０Ｄは、車輪速度センサ１１によって検出される回転数ＷＲＮが所定のしきい値を超過しているか否かを判断する（ステップＳ３０２）。

回転数ＷＲＮが所定のしきい値を超過している場合（ステップＳ３０２においてＹＥＳの場合）には、電源ＥＣＵ２０Ｄは、当該超過状態が所定のしきい時間より長く継続するか否かを判断する（ステップＳ３０４）。

当該超過状態が所定のしきい時間より長く継続した場合（ステップＳ３０４においてＹＥＳの場合）には、電源ＥＣＵ２０Ｄは、故障素子記憶部４４に短絡故障したトランジスタの特定情報が格納されているか否かを判断する（ステップＳ３０６）。

故障素子記憶部４４に短絡故障したトランジスタの特定情報が格納されている場合（ステップＳ３０６においてＹＥＳの場合）には、電源ＥＣＵ２０Ｄは、短絡故障したトランジスタとモータジェネレータＭＧとを含む短絡電流の電流経路の形成を阻止するために、制御指令ＭＥ１およびＭＥ２の少なくとも一方を発する（ステップＳ３０８）。そして、電源ＥＣＵ２０Ｄは、最初の処理に戻る。

回転数ＷＲＮが所定のしきい値を超過していない場合（ステップＳ３０２においてＮＯの場合）、しきい値の超過状態が所定のしきい時間より長く継続しなかった場合（ステップＳ３０４においてＮＯの場合）、もしくは、故障素子記憶部４４に短絡故障したトランジスタの特定情報が格納されていない場合（ステップＳ３０６においてＮＯの場合）には、電源ＥＣＵ２０Ｄは、最初の処理に戻る。

車両１００Ｄが停止状態でない場合（ステップＳ３００においてＮＯの場合）には、電源ＥＣＵ２０Ｄは、作動状態における通常処理を実行する（ステップＳ３１０）。なお、「作動状態における通常処理」とは、一例として、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｄを含む各部に対して電源供給を行なうためのリレーの活性化などである。

なお、この発明の実施の形態２に対して、上述のこの発明の実施の形態１の変形例１〜３のいずれかに示す構成を採用してもよい。

この発明の実施の形態２では、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｄが「第１の制御装置」に相当し、電源ＥＣＵ２０Ｄが「第２の制御装置」に相当する。

この発明の実施の形態２によれば、車両の動作状態にかかわらず常に作動する電源ＥＣＵが、車両外部からの作用力による車両の移動を検知するとともに、コンタクタＭＣ１およびＭＣ２を開放可能に構成される。この構成により、ＨＶ＿ＥＣＵを起動させることなく、モータジェネレータの逆起電力に起因する短絡電流を遮断することができる。これにより、より簡素化された構成により、トランジスタの短絡故障時に、牽引などによって生じる逆起電力に起因する損傷を確実に防止可能な車両を実現できる。

［実施の形態３］
上述のこの発明の実施の形態１では、電源ＥＣＵ２０が車両１００の移動を検知するとともに、ＨＶ＿ＥＣＵ１０が短絡電流を遮断する構成について例示したが、ＨＶ＿ＥＣＵが両方の処理を実行するように構成してもよい。

図１６は、この発明の実施の形態３に従う車両１００Ｅの概略構成図である。
図１６を参照して、この発明の実施の形態３に従う車両１００Ｅは、図１に示すこの発明の実施の形態１に従う車両１００において、ＨＶ＿ＥＣＵ１０および電源ＥＣＵ２０に代えて、それぞれＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅおよび電源ＥＣＵ２０Ｅを配置するとともに、車輪速度センサ１１で検出された回転数ＷＲＮがＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅへ伝達するように構成されたものである。その他の構成については、車両１００と同様である。

概略すると、電源ＥＣＵ２０Ｅは、この発明の実施の形態１に従う電源ＥＣＵ２０において、車両の移動を検知する機能を取除いたものに相当する。一方、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅは、この発明の実施の形態１に従う電源ＥＣＵ２０において、車両の移動を検知する機能をさらに追加したものに相当する。すなわち、この発明の実施の形態３に従う車両１００Ｅでは、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅが車両１００Ｅの移動を検知するとともに、短絡故障が生じたトランジスタとモータジェネレータＭＧとを含む電流経路の形成を阻止する。

上述のように、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅに対して車両１００Ｅの移動を検知する機能を組込むという特徴的な構成により、従来構成の電源ＥＣＵ２０Ｅを用いたまま、モータジェネレータＭＧの逆起電力に起因する損傷を防止できる。

特に、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅは、起動指令ＩＧＯＮに応答して処理を開始する主処理部１０ａと、主処理部１０ａの処理停止期間において処理を実行する副処理部１０ｂと、故障素子記憶部４４とを含む。

主処理部１０ａは、起動指令ＩＧＯＮが与えられると、運転者の操作に応じて、車両１００Ｅが所望の運転状態となるように、システム指令ＳＥおよびスイッチング指令ＰＷＣ，ＰＷＭを生成する。また、主処理部１０ａは、インバータ装置ＩＮＶを構成するトランジスタのうち、短絡故障が発生しているものを検知する。すなわち、主処理部１０ａは、車両１００Ｅが作動状態である期間において、車両１００Ｅの走行に係る処理を実行する。

一方、副処理部１０ｂは、主処理部１０ａの処理停止期間において、モータジェネレータＭＧの逆起電力による短絡電流を遮断する処理を実行する。すなわち、電源ＥＣＵ２０Ｅから停止指令ＩＧＯＦＦ（図示しない）などが与えられると、主処理部１０ａは処理を停止するので、その処理停止期間において必要な処理を副処理部１０ｂがバックアップする。

故障素子記憶部４４は、後述するように、主処理部１０ａによって検出される短絡故障したトランジスタを特定する情報を格納する。一例として、故障素子記憶部４４は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリで構成される。

その他の構成については、上述のこの発明の実施の形態１に従う車両１００と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

図１７は、この発明の実施の形態３に従う電源ＥＣＵ２０Ｅの制御構造を示す機能ブロック図である。

図１７を参照して、電源ＥＣＵ２０Ｅは、図４に示す電源ＥＣＵ２０において、車両移動検知部３２を取除いたものと等価である。すなわち、電源ＥＣＵ２０Ｅ（車両移動検知部３２）は、運転者による始動操作、すなわちキー１６の差込およびパワースイッチ１８の押圧に応じて、起動指令ＩＧＯＮを発する。なお、起動指令ＩＧＯＮの発生前の認証処理などについては、図４に示すシステム始動条件判断部３０と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

図１８は、この発明の実施の形態３に従うＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅの制御構造を示す機能ブロック図である。

図１８を参照して、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅは、図５に示すＨＶ＿ＥＣＵ１０において、車両移動検知部３２を追加したものに相当する。すなわち、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅは、指令生成部４０と、故障素子検知部４２と、故障素子記憶部４４と、ＭＧ接続切離部４６と、車両移動検知部３２とを含む。なお、指令生成部４０および故障素子検知部４２は、主処理部１０ａに組込まれるとともに、ＭＧ接続切離部４６および車両移動検知部３２は、副処理部１０ｂに組込まれる。

なお、指令生成部４０、故障素子検知部４２、故障素子記憶部４４およびＭＧ接続切離部４６における処理内容については、図５に示すＨＶ＿ＥＣＵ１０の対応部位と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。また、車両移動検知部３２は、図４に示す電源ＥＣＵ２０のそれと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

図１９は、この発明の実施の形態３に従うＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅにおける短絡電流の遮断に係る処理手順を示すフローチャートである。

図１９を参照して、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅは、電源ＥＣＵ２０Ｅから起動指令ＩＧＯＮが与えられているか否かを判断する（ステップＳ４００）。起動指令ＩＧＯＮが与えられている場合（ステップＳ４００においてＹＥＳの場合）には、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅは、運転者の操作に応じた運転状態となるように、システム指令ＳＥおよびスイッチング指令ＰＷＣ，ＰＷＭを生成する（ステップＳ４０２）。同時に、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅは、インバータ装置ＩＮＶを構成するトランジスタに短絡故障が発生しているか否かを判断する（ステップＳ４０４）。

トランジスタに短絡故障が発生していると判断された場合（ステップＳ４０４においてＹＥＳの場合）には、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅは、短絡故障が発生しているトランジスタを特定し、特定したトランジスタの情報を故障素子記憶部４４に格納する（ステップＳ４０６）。

短絡故障したトランジスタの情報を故障素子記憶部４４に格納した後（ステップＳ４０６）、もしくはトランジスタに短絡故障が発生していないと判断された場合（ステップＳ４０４においてＮＯの場合）には、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅは、最初の処理に戻る。

起動指令ＩＧＯＮが与えられていない場合（ステップＳ４００においてＮＯの場合）には、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅは、車輪速度センサ１１によって検出される回転数ＷＲＮが所定のしきい値を超過しているか否かを判断する（ステップＳ４０８）。

回転数ＷＲＮが所定のしきい値を超過している場合（ステップＳ４０８においてＹＥＳの場合）には、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅは、当該超過状態が所定のしきい時間より長く継続するか否かを判断する（ステップＳ４１０）。

当該超過状態が所定のしきい時間より長く継続した場合（ステップＳ４１０においてＹＥＳの場合）には、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅは、故障素子記憶部４４に短絡故障したトランジスタの特定情報が格納されているか否かを判断する（ステップＳ４１２）。

故障素子記憶部４４に短絡故障したトランジスタの特定情報が格納されている場合（ステップＳ４１２においてＹＥＳの場合）には、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅは、短絡故障したトランジスタとモータジェネレータＭＧとを含む短絡電流の電流経路の形成を阻止するために、制御指令ＭＥ１およびＭＥ２の少なくとも一方を発する（ステップＳ４１４）。そして、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅは、最初の処理に戻る。

回転数ＷＲＮが所定のしきい値を超過していない場合（ステップＳ４０８においてＮＯの場合）、しきい値の超過状態が所定のしきい時間より長く継続しなかった場合（ステップＳ４１０においてＮＯの場合）、もしくは、故障素子記憶部４４に短絡故障したトランジスタの特定情報が格納されていない場合（ステップＳ４１２においてＮＯの場合）には、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅは、最初の処理に戻る。

なお、この発明の実施の形態３に対して、上述のこの発明の実施の形態１の変形例１〜３のいずれかに示す構成を採用してもよい。

この発明の実施の形態３では、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅが「第１の制御装置」に相当し、電源ＥＣＵ２０Ｅが「第２の制御装置」に相当し、主処理部１０ａが「第１の処理部」に相当し、副処理部１０ｂが「第２の処理部」に相当する。

この発明の実施の形態３によれば、起動指令に応答して処理を開始する主処理部１０ａと、主処理部１０ａの処理停止期間において処理を実行する副処理部１０ｂとを含むＨＶ＿ＥＣＵＥを用いることで、車両外部からの作用力による車両の移動を検知するとともに、コンタクタＭＣ１およびＭＣ２を開放可能に構成される。この構成により、ＨＶ＿ＥＣＵ１０Ｅで処理を完結できるので、電源ＥＣＵ側に複雑な処理機能を組み込むことなく、トランジスタの短絡故障時に、牽引などによって生じる逆起電力に起因する損傷を確実に防止可能な車両を実現できる。

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。

この発明の実施の形態１に従う車両の概略構成図である。 トランジスタの短絡故障時にモータジェネレータの逆起電圧により生じる短絡電流の一例を示す図である。 トランジスタの短絡故障時にモータジェネレータの逆起電圧により生じる短絡電流の別の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１に従う電源ＥＣＵの制御構造を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１に従うＨＶ＿ＥＣＵの制御構造を示す機能ブロック図である。 故障素子検知部における短絡故障したトランジスタの検知方法の一態様を説明するための図である。 この発明の実施の形態１に従う電源ＥＣＵにおける短絡電流の遮断に係る処理手順を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に従うＨＶ＿ＥＣＵにおける短絡電流の遮断に係る処理手順を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１の変形例１に従う車両の概略構成図である。 この発明の実施の形態１の変形例２に従う車両の概略構成図である。 この発明の実施の形態１の変形例３に従う車両の概略構成図である。 この発明の実施の形態２に従う車両の概略構成図である。 この発明の実施の形態２に従う電源ＥＣＵの制御構造を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態２に従うＨＶ＿ＥＣＵの制御構造を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態２に従う電源ＥＣＵにおける短絡電流の遮断に係る処理手順を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３に従う車両の概略構成図である。 この発明の実施の形態３に従う電源ＥＣＵの制御構造を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態３に従うＨＶ＿ＥＣＵの制御構造を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態３に従うＨＶ＿ＥＣＵにおける短絡電流の遮断に係る処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ Ｕ相アーム回路、２ Ｖ相アーム回路、３ Ｗ相アーム回路、４ 駆動輪、６ ディファレンシャルギア、７ 電流センサ、８ 駆動軸、１０ ＨＶ＿ＥＣＵ、１０ａ 主処理部、１０ｂ 副処理部、１１ 車輪速度センサ、１２ スマートＥＣＵ、１３，１５ 送受信アンテナ、１４ イモビライザーＥＣＵ、１６ キー、１７ 回転角センサ、１８ パワースイッチ、１９ 相電圧センサ、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ 電源ＥＣＵ、３０，３０Ｄ システム始動条件判断部、３２ 車両移動検知部、３４ 比較部、３６ 遅延タイマ部、４０ 指令生成部、４２ 故障素子検知部、４４ 故障素子記憶部、４６ 接続切離部、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ 車両、ＢＡＴ 蓄電装置、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＣＯＮＶ コンバータ部、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｓ２２，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、ＩＮＶ インバータ装置、Ｌ１ インダクタ、ＬＮ１ Ｕ相供給線、ＬＮ２ Ｖ相供給線、ＬＮ３ Ｗ相供給線、ＭＣ１，ＭＣ２ コンタクタ、ＭＧ モータジェネレータ、ＭＬ 正線、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３ 接続点、ＮＬ 主負線、ＰＬ 主正線、ＰＳ 電源装置、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２ トランジスタ、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー。

Claims (10)

1. 交流回転電機が発生する駆動力により走行可能な電動車両であって、
   第１および第２の電源線を介して直流電力を供給可能に構成された電源装置と、
   前記電源装置と前記交流回転電機との間で電力変換を行なう電力変換装置とを備え、
   前記電力変換装置は、各々が、対応の供給線を介して、前記交流回転電機に対応の相電圧を供給するための複数のアーム回路を含み、
   前記複数のアーム回路の各々は、
   第１の電源線と第２の電源線との間に直列接続された複数のスイッチング素子と、
   前記複数のスイッチング素子の各々に逆並列接続された整流素子とを含み、
   前記電動車両は、さらに、
   前記供給線に介挿され、制御指令に応答して、少なくとも１つの前記アーム回路と前記交流回転電機とを電気的に断続するための回路開閉部と、
   前記複数のスイッチング素子から短絡故障したスイッチング素子を検知する第１の検知手段と、
   車両外部からの作用力による前記電動車両の移動を検知する第２の検知手段と、
   前記第２の検知手段による移動検知に応答して、前記第１の検知手段により短絡故障したスイッチング素子が検知されているときに、前記交流回転電機と当該スイッチング素子とを含む電流経路の形成を阻止するように、前記回路開閉部への前記制御指令を発する制御手段とを備える、電動車両。
2. 前記電動車両は、
   運転者による始動操作に応じて起動指令を発する第１の制御装置と、
   前記起動指令に応答して作動を開始する第２の制御装置とをさらに備え、
   前記第１の制御装置は、前記第２の検知手段を実現し、
   前記第２の制御装置は、前記第１の検知手段および前記制御手段を実現し、
   前記第１の制御装置は、前記第２の検知手段によって前記電動車両の移動が検知されると、運転者による始動操作にかかわらず前記起動指令を発する、請求項１に記載の電動車両。
3. 前記電動車両は、
   運転者による始動操作に応じて起動指令を発する第１の制御装置と、
   前記起動指令に応答して作動を開始する第２の制御装置とをさらに備え、
   前記第１の制御装置は、前記第２の検知手段および前記制御手段を実現し、
   前記第２の制御装置は、前記第１の検知手段を実現する、請求項１に記載の電動車両。
4. 前記電動車両は、
   運転者による始動操作に応じて起動指令を発する第１の制御装置と、
   前記起動指令に応答して処理を開始する第１の処理部と、前記第１の処理部の処理停止期間において処理を実行する第２の処理部とを含む第２の制御装置とをさらに備え、
   前記第１の処理部は、前記第１の検知手段を実現し、
   前記第２の処理部は、前記第２の検知手段および前記制御手段を実現する、請求項１に記載の電動車両。
5. 交流回転電機は、三相交流回転電機であり、
   前記電力変換装置は、３個の前記アーム回路を含み、
   前記回路開閉部は、前記３個のアーム回路のうち、２個のアーム回路の各々と前記交流回転電機とを電気的に断続可能に構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動車両。
6. 前記第２の検知手段は、駆動輪の回転数に基づいて、前記電動車両の移動を検知するように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動車両。
7. 前記第２の検知手段は、前記交流回転電機の回転数に基づいて、前記電動車両の移動を検知するように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動車両。
8. 前記第２の検知手段は、前記供給線に流れる電流値に基づいて、前記電動車両の移動を検知するように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動車両。
9. 前記第２の検知手段は、前記供給線の間に生じる電圧値に基づいて、前記電動車両の移動を検知するように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動車両。
10. 前記第２の検知手段は、取得される値が所定のしきい値を超過する状態が所定のしきい時間より長く継続すると、前記電動車両の移動と判断する、請求項６〜９のいずれか１項に記載の電動車両。

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