JP2008199736A - 車両用制御装置及び車両制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】新たな部品を追加することなく、過電圧保護回路がオン故障した場合にインバータ等に与えられる損傷をより小さくすることが可能な車両用制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン２、エンジン２の回転に伴って駆動して発電する発電機７、発電された電力を変換するインバータ９、変換された電力の供給を受けて回転するモータ４を備えるモータ駆動車両を制御する車両用制御装置において、抵抗素子２２を含む過電圧保護回路２０、抵抗素子２２、抵抗素子２２への電流供給を遮断することができなくなったことを検出する過電圧検知回路２１、オン故障が検出された場合、抵抗素子２２に流れる電流の少なくとも一部を、インバータ９を介してモータ４に供給するＥＣＵ８を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両用制御装置及び車両制御方法にかかり、特にインバータが過電圧の保護回路を備えたモータ駆動車両を制御する車両用制御装置、車両制御方法に関する。

現在、エンジンによって発電した電力をモータに供給し、このモータによって後輪を回転させ、必要に応じて四輪駆動走行するモータ駆動車両が実用化されている。モータ駆動車両には、モータに交流モータを採用し、発電した直流電流をインバータによって交流変換してからモータに供給するものがある。
一般的に知られているように、インバータは比較的耐圧が低く、かつ高価な素子を多く備えている。このため、過剰な電圧がかかることを防ぐための過電圧保護回路を備えるインバータも多い。過電圧保護回路の多くは、電力を熱変換するための抵抗素子と、抵抗素子に電流を流すか否かを決めるスイッチング素子とを備えている。インバータ用の過電圧保護回路の従来例としては、例えば、特許文献１に記載された発明が挙げられる。

ただし、過電圧保護回路では、スイッチング素子がオフできなくなる、いわゆるオン故障が起こり得る。オン故障が起こった場合、発電機が発電した電流は、抵抗素子に流れ続ける。発電機は停止後もエンジンが回転を止めない限り回転し、磁界の形成に磁石を使う発電機は、この回転によって数Ａ〜数十Ａの電流を発生し得る。
このような状態で車両を走行させ続けると、抵抗素子大量の熱を発生し、熱が周囲の素子等に伝搬して素子の温度を上昇させることになる。特に、発電機とインバータとをリレー等を介さずに直結する構成では、発電した電力が抵抗素子へ供給されることを防ぐことができず、本来保護すべきインバータに過電圧保護回路が損傷を与える可能性がある。

このような課題を解決する一般的な方法としては、発電機とインバータとの間にリレーを設け、オン故障が発生した場合には直ちにリレーを切り離すことが考えられる。また、過電圧保護回路を並列に複数設け、１つの過電圧保護回路がオン故障した場合には他の過電圧保護回路に電流を流すよう切替え、この過電圧保護回路をオフすることも考えられる。
特開２００１−３５２６６４号公報

しかしながら、リレーや過電圧保護回路といった部品を新たに車両に追加することは、車両の生産コストを高めると共に、車両内部における部品の設置スペースの点から制限される。特に、過電圧保護回路は、高価な部品である。さらに、過電圧保護回路がインバータのフェールに備えた構成であることを考えた場合、フェールセーフ機能の故障に備えるため新たな部品を追加することになって望ましくない。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、新たな部品を追加することなく、過電圧保護回路がオン故障した場合にインバータ等に与えられる損傷をより小さくすることが可能な車両用制御装置及び車両用制御装置によって実行される車両制御方法を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明の車両用制御装置は、内燃機関と、当該内燃機関と直接接続され、内燃機関の回転に伴って駆動し発電する発電機と、当該発電機が発電した電力を変換するインバータと、当該インバータによって変換された電力の供給を受けて回転するモータと、を備えるモータ駆動車両を制御する車両用制御装置であって、前記インバータに供給される電流を熱に変換する抵抗素子を含む過電圧保護手段と、前記過電圧保護手段の前記抵抗素子への電流供給を遮断することができなくなったことを検出するオン故障検出手段と、前記オン故障検出手段によってオン故障が検出された場合、前記過電圧保護手段に含まれる前記抵抗素子に流れる電流の少なくとも一部を前記インバータを介して前記モータに供給する、分流制御を実行する電流制御手段と、を備えることを特徴とする。

このように構成すれば、インバータに供給される電流を熱に変換する抵抗素子への電流供給を遮断することができなくなった場合、抵抗素子に流れる電流の少なくとも一部をインバータを介してモータに供給する分流制御を実行することができる。このため、抵抗素子の温度における発熱量を抑え、抵抗素子が発生する熱によってインバータに含まれる素子が損傷する可能性を低減することができる。

上記した発明は、過電圧保護回路がオン故障した場合、車両が故障を修理できる場所に向かうまで走行する間に抵抗素子が発生する熱量を抑えることができる。このため、修理までの間に熱がさらに発生し、インバータ等の部品の損傷の程度が大きくなることを抑えることができる。また、このような効果を、新たな部品の追加等、構成を変更することなく得ることができる。

以下、図を参照して本発明に係る車両用制御装置、車両制御方法の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の車両用制御装置が搭載される車両を模式的に示した図である。図示した車両は、モータ四輪駆動車両であって、左右前輪１Ｌ、１Ｒが、内燃機関であるエンジン２によって駆動される主駆動輪であり、左右後輪３Ｌ、３Ｒが、ＡＣモータ４によって駆動可能な従駆動輪である。

エンジン２の吸気管路には、図示しないメインスロットルバルブとサブスロットルバルブとが介装されている。メインスロットルバルブは、アクセルペダルの踏込み量等に応じてスロットル開度を調整制御するバルブである。サブスロットルバルブは、ステップモータ等をアクチュエータとし、アクチュエータのステップ数に応じた回転角によって開度が調整制御されるバルブである。

サブスロットルバルブのスロットル開度をメインスロットルバルブの開度以下等に調整することにより、エンジンの出力トルクを運転者のアクセルペダルの操作とは独立して減少させることができる。つまり、サブスロットルバルブの開度を調整することによってエンジン２による前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップを抑制する駆動力を制御することができる。

エンジン２の出力トルクＴｅは、トランスミッション及びデファレンスギヤ５を通じて左右前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される。また、エンジン２の出力トルクＴｅの一部は、無端ベルト１３を介して発電機７に伝達される。
本実施形態の発電機７は、エンジン２と無端ベルト１３によって直接接続されていて、エンジン２の回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｇで回転する。発電機７は、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）８によって調整される界磁電流Ｉｆｇに応じてエンジン２に対し負荷となり、その負荷トルクに応じた発電をする。

発電機７の発電電力の大きさは、回転数Ｎｇと界磁電流Ｉｆｇとの大きさにより決定される。なお、発電機７の回転数Ｎｇは、エンジン２の回転数Ｎｅからプーリ比に基づき演算することができる。発電機７が発電した電力は、オルタネータ１２によって変換されてバッテリ１０に蓄電される。
また、本実施形態では、発電機７が発電した電力がインバータ９を介してＡＣモータ４に供給可能となっている。ＡＣモータ４の駆動軸は、減速機を含むデフクラッチであるクラッチ１１を介して後輪３Ｌ、３Ｒに接続されている。発電機７から図示しない整流器を介して供給された直流の電力は、インバータ９内で三相交流に変換されてＡＣモータ４を駆動する。

減速機を備えたクラッチ１１は、例えば湿式多板クラッチであって、ＥＣＵ８からの指令に応じて締結及び開放を行う。なお、クラッチ１１は、湿式多板クラッチ、パウダークラッチ、ポンプ式クラッチでのいずれであってもよい。
また、各車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒには、車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲが設けられている。各車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲは、対応する車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値としてＥＣＵ８に出力する。
ＥＣＵ８は、ＡＣモータ４、インバータ９、発電機７といった各構成を統括的に制御する構成である。ＥＣＵ８は、本実施形態の電流制御手段等として機能する構成であるから、後に詳述するものとする。

図２は、図１に示したインバータ９をより詳細に示した図である。本実施形態のインバータ９は、インバータ９にかかる過電圧からインバータ９に備えられるパワーモジュール２５を備えている、
パワーモジュール２５は、複数のパワー素子２４を備えたモジュールであって、パワー素子は比較的高コストであり、また、比較的熱に弱いことが知られている。本実施形態の構成は、このようなパワーモジュール２５を保護する過電圧保護回路２０を備えている。過電圧保護回路２０は、抵抗素子２２と駆動回路２３とを備えている。駆動回路２３は、過電圧によって発電機７から過剰な電流がインバータ９に供給された場合にオンして抵抗素子２２に電流を流し、電流を熱エネルギーとして消費させ、パワー素子２４が発熱して破損することを防いでいる。

また、過電圧保護回路２０は、ＥＣＵ８によって制御されている。本実施形態のＥＣＵ８は、車両全般を電子的に制御する構成である。本実施形態は、インバータ９にかかる電圧を検出する過電圧検知回路２１を備え、過電圧検出回路によって検出された電圧値が所定の値以上に達した場合にＥＣＵ８が駆動回路２３をオンし、抵抗素子２２に電流を流している。

ところで、過電圧保護回路２０では、駆動回路２３がオンになって抵抗素子２２に供給される電流を遮断できなくなる、いわゆるオン故障が発生し得る。駆動回路２３がオフできなくなると、抵抗素子２２に電流が流れ続けて設計時に予想されていたよりも大量の熱が発生する。発生した熱によってパワー素子２４が加熱され続けることにより、パワー素子２４が故障することが予想される。この故障の程度は、パワー素子２４に加わる温度及び熱が加わる時間の長さに応じて大きくなる。

本実施形態は、抵抗素子２２の発熱温度及び発熱の時間を抑止し、車両を停止させられるまでの間に過電圧保護回路２０やパワー素子２４の損傷を抑えることを目的にしている。この目的のため、本実施形態は、オン故障検が検出された場合、過電圧保護回路２０に含まれる抵抗素子２２に流れる電流の少なくとも一部を、インバータ９を介してＡＣモータ４のステータコイル２９に供給している。

インバータ９を介した電流のＡＣモータ４のステータコイル２９への供給は、ＥＣＵ８がインバータ９を構成するパワー素子２４のオン、オフを制御してステータコイルに電流を供給することによって実現できる。電流の少なくとも一部の流路をインバータ９へ変更する制御を、本実施形態では、以降分流制御とも記す。
なお、以上の制御において、オン故障の検出は、ＥＣＵ８において実行されている。オン故障の検出は、例えば、ＥＣＵ８が過電圧保護回路２０にかかる電圧をＥＣＵ８が常時監視し、電圧が予め設定されている値より低いことを検出したときされるものであってもよい。

また、ＡＣモータ４のステータコイル２９への電流の分流制御は、ＥＣＵ８が、素子２６をオンすることによって行われる。素子２６は、ＥＣＵ８がモータ４を制御するために設けられている。
ここで、ＥＣＵ８の本実施形態にかかる機能ブロック図を示す。図３は、ＥＣＵ８の機能ブロック図である。図示したように、ＥＣＵ８は、目標モータトルク演算部８Ａ、発電機制御部８Ｂ、モータ制御部８Ｃ、ＴＣＳ制御部８Ｄ、クラッチ制御部８Ｅ、エンジントルク制御コントローラ（ＥＣＭ）８５を備えている。また、以上の構成の他、本実施形態にかかるインバータ保護制御部８Ｆを備えている。

インバータ保護制御部８Ｆは、複数の温度検出部によって構成されている。具体的には、抵抗素子２２の温度を検出するための抵抗温度検出部８１、ＡＣモータ４のステータコイル２９の温度を検出するモータ温検出部８２、パワーモジュール２５の温度を検出するパワーモジュール温度検出部８３を備えている。なお、以上の温度検出部は、温度を直接検出するものばかりでなく、間接的に検出するものであってもよい。

間接的に温度を検出するものとしては、例えば、抵抗素子２２等の各構成を流れる電流や、かかる電圧を検出して温度を推定するものが考えられる。抵抗素子２２の温度の推定は、例えば、過電圧保護回路２０の抵抗値が所定の時間以上しきい値よりも低下しない、過電圧保護回路２０を流れる電流値が所定の値以上であるといったことによっても可能になる。

さらに、各温度検出部は、温度と共に温度が検出されている時間をも検出し、発生する熱量を推定するものであってもよい。時間を検出する場合、抵抗素子２２等が所定の温度に達したことばかりでなく、所定の温度以上の温度が検出された時間が所定の時間に達したことによって分流制御等を実行するものであってもよい。このため、インバータ保護制御部８Ｆは、各温度検出部によって所定の温度以上の温度が検出された時間を計測するタイマ８４を備えている。ＥＣＵ８は、各温度検出部によって検出された温度と共に、タイマ８４によって計測された計測時間に基づいて分流制御等をする。

所定の温度以上の温度が検出された時間が所定の時間に達したか否かの判断は、所定の温度以上の検出時間の累積値であってもよいし、連続して検出された時間であってもよい。
なお、一般的な車両は、ＥＣＵ８における制御のため、抵抗素子２２、モータ４、パワー素子２４の温度を検出するための構成を備えている。このため、以上述べた抵抗温度検出部８１、モータ温度検出部８２、パワーモジュール検出部８３として、このような既存の構成を用いることも可能である。

目標モータトルク演算部８Ａは、４輪の車輪速度信号に基づいて算出される前後輪の車輪速度差とアクセルペダル開度信号とから、モータトルク指令値Ｔｔを算出する構成である。より具体的には、目標モータトルク演算部８Ａは、４輪の車輪速度信号Ｖｆｒ〜Ｖｒｒに基づいて次式をもとに前後回転差ΔＶを算出する。
ΔＶ＝（Ｖｆｒ＋Ｖｆｌ）／２−（Ｖｒｒ−Ｖｒｌ）／２ ………（１）

そして、前後回転差ΔＶに基づいて、予め格納されたマップを参照し、第１モータ駆動力ＴΔＶを算出して後述するセレクトハイ部に出力する。第１モータ駆動力ＴΔＶは、前後回転差ΔＶが大きくなると共に比例的に大きく算出されるように設定されている。さらに、４輪の車輪速度信号と車両が発生する総駆動力Ｆとをセレクトローして車速信号Ｖを算出する。ここで、総駆動力Ｆは、トルクコンバータ滑り比から推定される前輪駆動力とモータトルク指令値Ｔｔから推定される後輪駆動力との和によって求められる。

また、目標モータトルク演算部８Ａは、第２モータ駆動力Ｔｖを算出する。具体的には、第２モータ駆動力Ｔｖは、車速Ｖとアクセル開度Ａｃｃとに基づいて算出される。この第２モータ駆動力Ｔｖは、アクセル開度Ａｃｃが大きくなるほど大きく、また車速Ｖが大きくなるほど小さく算出されるように設定されている。
そして、目標モータトルク演算部８Ａは、第１モータ駆動力ＴΔＶと第２モータ駆動力Ｔｖとをセレクトハイした値を、目標トルクＴｔｔとする。そして、後輪速Ｖｒｌ，Ｖｒｒ、車速Ｖに基づいて、公知の方法により後輪トラクションコントロール制御を行って、最終的なＡＣモータ４のトルク指令値Ｔｔを出力する。

発電機制御部８Ｂは、発電機７の界磁電流Ｉｆｇを制御する構成である。より具体的には、発電機制御部８Ｂでは、目標モータトルク演算部８Ａで算出されたトルク指令値Ｔｔとモータ回転速度Ｖｍとに基づいて、次式をもとにモータ４に必要な電力Ｐｍが算出される。
Ｐｍ＝Ｔｔ×Ｖｍ ………（２）
そして、算出されたモータ必要電力Ｐｍに基づいて、次式をもとに発電機７が出力すべき発電機必要電力Ｐｇを算出する。
Ｐｇ＝Ｐｍ／Иｍ ………（３）
ここで、Иｍはモータ効率である。つまり、発電機必要電力Ｐｇはモータ必要電力Ｐｍよりモータ効率分多く出力しなければならないことになる。

発電機の目標出力電力ＰＧは、算出された発電機必要電力Ｐｇと、発電電力の制限値ＰＬ１及びＰＬ２とをセレクトローして算出される。なお、電力制限ＰＬ１は、発電電力が発電機７を駆動するベルトの伝達可能トルクに応じて決まる電力を上回らないようにするための上限値である。電力制限値ＰＬ２は、発電電力が、エンジンの負荷過大によるエンストや運転性劣化を起こす可能性のある電力を上回らないようにするための上限値である。

モータ制御部８Ｃは、トルク指令値Ｔｔとモータ回転速度Ｖｍとから公知のベクトル制御を行う。そして、インバータ９に３相のパワー素子２４のスイッチング制御信号を出力し、インバータ９を制御する。インバータ９では、スイッチング制御信号によって３相交流電流が制御される。
ＴＣＳ制御部８Ｄは、ＥＣＭ８５からのエンジン発生駆動トルクデマンド信号Ｔｅｔ、前輪回転速度Ｖｆｒ，Ｖｆｌ、車速Ｖに基づいて、公知の方法によりエンジン制御部に対してエンジン発生駆動トルクデマンド信号Ｔｅを送り返すことにより前輪トラクションコントロール制御を行う。ＥＣＭ８５は、前輪トラクションコントロール制御によってエンジン２を制御する。

クラッチ制御部８Ｅは、上記クラッチ１１の状態を制御し、４輪駆動状態と判定している間はクラッチ１１を接続状態に制御する。
以上の構成において、インバータ保護制御部８Ｆは、オン故障が検出された場合、モータ制御部８Ｃに制御信号を送ってパワー素子２４をスイッチング制御させ、分流制御を実行している。このようなインバータ保護制御部８Ｆは、モータ制御部８Ｃと共に本実施形態の電流制御手段として機能する。また、過電圧保護回路２０はインバータ９に供給される電流を熱に変換する抵抗素子２２を含む過電圧保護手段に相当する。また、ＥＣＵ８及び過電圧検知回路２１が、抵抗素子２２への電流供給を遮断することができなくなったことを検出するオン故障検出手段として機能する。

また、本実施形態は、モータ温度検出部８２、インバータ９のパワーモジュール温度検出部８３といったモータ４、インバータ９の構成部品の温度を間接的にまたは直接的に検出する温度検出手段備えている。このため、インバータ保護制御部８Ｆは、モータ温度検出部８２、パワーモジュール温度検出部８３によって検出された温度が所定の温度に達した場合、分流制御によるモータ４への電流供給を停止することができる。

この際、モータ４への電流供給を停止は、インバータ９を停止することによって実行する。このようにすれば、インバータ９の温度が上昇することを防いでインバータ９の損傷を抑えることができる。なお、インバータ９の停止は、インバータ保護制御部８Ｆがインバータ９に対し、停止を指示する制御信号を出力することによっても可能である。
また、インバータ保護制御部８Ｆは、上記した動作を、検出されたモータ４やインバータ９の部品の温度に基づいて、繰り返して実行することも可能である。このように構成すれば、モータ４やインバータ９の部品が所定の温度以上に達することを抑えながら車両を走行させられる時間を延ばすことができる。

また、本実施形態では、抵抗素子２２の温度を間接的にまたは直接的に検出する抵抗温度検出部８１を備えている。このため、インバータ保護制御部８Ｆは、モータ４やインバータ９の部品の温度ばかりでなく、抵抗素子２２の温度に基づいてモータ４への電流供給、停止を繰り返して実行することができる。このように構成すれば、モータ４やインバータ９を保護するために抵抗素子２２において所定の温度以上の熱が発生することを防ぐことができる。

また、本実施形態は、前記したようにタイマ８４を備えている。このため、インバータ保護制御部８Ｆは、抵抗温度検出部８１、モータ温度検出部８２、パワーモジュール温度検出部８３によって所定の温度以上の温度が検出された時間を判定することができる。そして、インバータ保護制御部８Ｆは、抵抗温度検出部８１、モータ温度検出部８２、パワーモジュール温度検出部８３によって検出された温度とタイマ８４によって判定された検出時間とに基づいて分流制御をすることが可能になる。なお、このような構成において、タイマ８４は、本実施形態の検出時間判定手段として機能する。

このように構成すれば、抵抗素子２２やインバータ９等の温度ばかりでなく、発生した熱量やインバータ９が加熱される時間をも考慮してインバータ９やモータ４等のダメージを判定することができる。
また、当然のことながら、分流制御によってモータ４に電流を供給した場合であってもモータ４は回転してトルクを発生する。トルクの発生は車両の挙動に影響するため、本実施形態の分流制御の実行が運転者に違和感を与えるおそれが生じる。

この点を解消するためには、オン故障が検出された場合、インバータ保護制御部８Ｆは、クラッチ制御部８Ｅを制御することによってクラッチ１１を制御し、モータ４と後輪３Ｌ、３Ｒとを分離することも可能である。このように構成した場合、インバータ保護制御部８Ｆは、クラッチオフ手段としても機能する。
また、本実施形態は、クラッチ１１がオフできない場合を想定し、モータ４に対してトルクが発生しないよう電流を供給することも可能である。このような電流供給は、モータ４に対してモータトルクを発生させるための電流成分以外の電流成分を供給することによって可能になる。

具体的には、インバータ保護制御部８Ｆがモータ制御部８Ｃに指示し、インバータ９にｄ軸電流をモータ４に供給してｑ軸電流を供給しないようベクトル制御をさせる。ｄ軸電流は磁界を発生するために消費される電流であって、ｑ軸電流がトルクの発生に消費される電流である。
したがって、ｑ軸電流だけをモータ４に供給すれば、モータ４においてトルクが発生することがなく、分流制御が車両の走行に影響することをなくすことができる。なお、ｑ軸電流だけを供給する制御は、ｄｑ制御という周知の技術であるからこれ以上の説明を省くものとする。

さらに、本実施形態は、インバータ保護制御部８Ｆが、分流制御の後、エンジン２の回転数を低減して発電機７の発電量を抑えるようにしてもよい。このような制御は、走行中に分流制御によって温度上昇が抑えられなくなった場合、インバータ保護制御部８ＦがＴＣＳ制御部８Ｄにエンジン２の回転数を低下させるよう指示する信号を出力することによって実現できる。このような構成において、インバータ保護制御部８Ｆは、内燃機関制御手段としても機能する。

なお、エンジン２の回転を低下させる制御を分流制御の後に実行する理由は、運転者の意思とは無関係にエンジン２の回転数を低下させることの運転性に対する影響が、分流制御に比べて大きいことによる。
すなわち、本実施形態では、以上述べた複数のインバータ９を保護する手段を、車両の走行に対する影響が少ない順に実行するものとする。したがって、本実施形態では、先ず分流制御が実行され、分流制御だけでは温度の上昇が抑えられない場合にエンジン２の回転数を低下させる。

次に、図３に示した構成動作について説明する。
図４は、駆動回路２３のオン故障によって抵抗素子２２が加熱されることを説明するための図である。駆動回路２３がオン故障すると、過電圧検知回路２１が、過電圧保護回路２０にかかる電圧が予め設定されている値より低いことを検出する。ＥＣＵ８は、この検出によって駆動回路２３のオン故障を検出する。
ＥＣＵ８は、オン故障検出によって発電機７の制御を停止する。しかし、エンジン２が発電機７を直接回転させる構成にあっては、エンジン２を停止させない限り発電機７が回転し続ける。このため、車両を修理工場等に運ぶまでの間、発電機７が回転し続けることになる。また、発電機７は、制御停止によって界磁電流を消失させた場合にも磁界を形成するための磁石を備えているので、数Ａ〜数十Ａの電流を発生し得る。

発生した電流は、オン故障した過電圧保護回路２０の抵抗素子２２に流れ込み、これを遮断することができなくなる。抵抗素子２２は、流れ込む電流の値の二乗と抵抗値とに比例した熱を発生し、この熱がインバータ９のパワーモジュール２５に伝搬するおそれが生じる。
本実施形態では、このような場合、インバータ保護制御部８Ｆがモータ制御部８Ｃを制御してインバータ９のパワー素子２４をオンあるいはオフさせてモータ４に電流を供給する、分流制御を実行する。図５は、オン故障の発生時、抵抗素子２２に流れ込む電流を、パワーモジュール２５を介してモータ４に分流することを示した図である。

図６ないし図９は、以上述べた本実施形態の車両制御方法を説明するためのフローチャートである。全てのフローチャートは、インバータ保護制御部８Ｆにおいて実行される処理である。
図６に示したフローチャートは、パワーモジュール温度検出部８３によってインバータ９の温度を検出して分流制御を繰り返す処理を説明するためのフローチャートである。図６に示したように、本実施形態の車両制御方法では、オン故障の発生が検出されると（Ｓ６１：Ｙｅｓ）、車両を走行させるためのインバータ９に対する制御を停止する（Ｓ６２）。そして、分流制御が後輪３Ｌ、３Ｒの回転に影響しないようにクラッチ１１をオフする（Ｓ６３）。

次に、インバータ保護制御部８Ｆは、分流制御のためのインバータ制御を開始する。具体的には、パワーモジュール２５のパワー素子２４をオンあるいはオフさせ、抵抗素子２２に流れ込む電流の一部をモータ４に供給するインバータ９の制御を開始する（Ｓ６４）。そして、パワーモジュール温度検出部８３によって検出されたインバータ温度が１００℃以上になったか否か判断する（Ｓ６５）。なお、ここでいうインバータ９の温度とは、パワーモジュール温度検出部８３によって検出された、パワーモジュール２５あるいはパワー素子２４の温度をいうものとする。

ステップＳ６５において、インバータ保護制御部８Ｆは、インバータの温度が１００℃に達するまでは（Ｓ６５：Ｎｏ）、ステップＳ６４のインバータ制御を継続する。また、インバータの温度が１００℃に達した場合（Ｓ６５：Ｙｅｓ）、ステップＳ６４のインバータ制御を停止する（Ｓ６６）。
また、本実施形態では、パワーモジュール温度検出部８３が常時インバータ温度を検出しておき、インバータ温度が５０℃以下になったか否か判断している（Ｓ６７）。インバータ９の温度が５０℃以下になった場合（Ｓ６７：Ｙｅｓ）、再び分流制御を実行する（Ｓ６４）。

一方、ステップＳ６７において、インバータ９の温度が５０℃以下にならないと判断された場合（Ｓ６７：Ｎｏ）、５０℃以上の状態が所定の時間以上継続したか否か判断する（Ｓ６８）。そして、インバータ９の温度が５０℃以上の状態が所定の時間以上継続すると（Ｓ６８：Ｙｅｓ）、依然オン故障の状態であるか否かを判断するため、ステップＳ６１の処理に戻る。
また、インバータ９の温度が５０℃以上の状態が所定の時間に達しない場合（Ｓ６８：Ｎｏ）、時間に達するまで待機し、所定の時間に達した場合にステップＳ６１の処理に戻る。なお、ステップＳ６１において、オン故障が検出されない場合（Ｓ６１：Ｎｏ）、繰り返しオン故障を検出する。

次に、本実施形態の車両制御方法について、図７のフローチャートを用いて説明する。図７は、図６のフローチャートに示した処理に加え、さらにモータ４の温度を考慮して分流制御する処理のフローチャートである。なお、モータ４の温度とは、モータ温度検出部８２がステータス回路２９の温度を測定して得るものとする。
図７に示したフローチャートは、図６のフローチャートと同様に、オン故障の発生が検出されると開始される。そして、オン故障の発生により（Ｓ７１：Ｙｅｓ）、車両を走行させるためのインバータ９に対する制御を停止して（Ｓ７２）、クラッチ１１をオフする（Ｓ７３）。そして、インバータ保護制御部８Ｆは、分流制御を開始する（Ｓ７４）。

図７のフローチャートでは、インバータ保護制御部８Ｆが、パワーモジュール温度検出部８３によって検出された温度が１００℃以上であるか判断すると共に、モータ温度測定部８２によって測定された温度が１５０℃以上であるか否かを判断する（Ｓ７５）。
ステップＳ７５の判断の結果、インバータ保護制御部８Ｆは、インバータ９の温度が１００℃、またはモータ４の温度が１５０℃に達するまでは（Ｓ７５：Ｎｏ）、ステップＳ６４のインバータ制御を継続する。また、インバータの温度が１００℃、またはモータ４の温度が１５０℃に達した場合（Ｓ７５：Ｙｅｓ）、ステップＳ７４のインバータ制御を停止する（Ｓ７６）。

なお、インバータ制御を停止した場合には、エンジン回転数の低減等、他の方法によってインバータ９の温度上昇を防いでいる。エンジン回転数の低減は、車両の走行に大きく影響するため、インバータ制御によって温度上昇が抑えられなくなってから行われる。
さらに、本実施形態では、インバータ９の温度が５０℃以下になった、またはモータ４の温度が１００℃以下になったか否か判断している（Ｓ７７）。インバータ９の温度が５０℃以下になった、またはモータ４の温度が１００℃以下になった場合（Ｓ７７：Ｙｅｓ）、再び分流制御を実行する（Ｓ７４）。

一方、ステップＳ７７において、インバータ９の温度が５０℃以下、またはモータ４の温度が１００℃以下にならないと判断された場合（Ｓ７７：Ｎｏ）、インバータ９の温度が５０℃以上、またはモータ４の温度が１００℃以上の状態が所定の時間以上継続したか否か判断する（Ｓ７８）。そして、インバータ９の温度が５０℃以上、またはモータ４の温度が１００℃以上の状態が所定の時間以上継続すると（Ｓ７８：Ｙｅｓ）、依然オン故障の状態であるか否かを判断するため、ステップＳ７１の処理に戻る。
また、インバータ９の温度が５０℃以上、またはモータ４の温度が１００℃以上の状態が所定の時間に達しない場合（Ｓ７８：Ｎｏ）、時間に達するまで待機し、所定の時間に達した場合にステップＳ７１の処理に戻る。なお、ステップＳ７１において、オン故障が検出されない場合（Ｓ７１：Ｎｏ）、繰り返しオン故障を検出する。

次に、本実施形態の車両制御方法について、図８のフローチャートを用いて説明する。図８は、図７のフローチャートに示した処理に加え、さらに抵抗素子２２の温度を考慮して分流制御する処理のフローチャートである。抵抗素子２２の温度とは、抵抗温度検出部８１が、抵抗素子２２または過電圧保護回路２０の温度を測定して得るものとする。
図８に示したフローチャートに示された処理では、図７を用いて説明したフローチャートと同様に、インバータ９の温度が５０℃以上、またはモータ４の温度が１００℃以上の状態が所定の時間以上継続したか否か判断する（Ｓ８９）。その後、抵抗温度検出部８１を用い、抵抗素子２２の温度が１５０℃以上であるか否か判断する。

ステップＳ８９において、抵抗素子２２が１５０℃以上に達したと判断された場合（Ｓ８９：Ｙｅｓ）、再度、インバータ９の温度が１００℃以上、またはモータ４の温度が１５０℃以上であるか否かが判断される（Ｓ８５）。ステップＳ８５において、インバータ９の温度が１００℃以上、またはモータ４の温度が１５０℃以上に達していると判断された場合（Ｓ８５：Ｙｅｓ）、インバータ制御を停止する（Ｓ８６）。なお、インバータ９の温度が１００℃以上、またはモータ４の温度が１５０℃以上に達していない場合（Ｓ８５：Ｎｏ）、インバータ保護制御部８Ｆは、分流制御を継続する。

一方、ステップＳ８９において、抵抗素子２２が１５０℃以上に達していないと判断された場合（Ｓ８９：Ｎｏ）、インバータ９の温度が５０℃以下、またはモータ４の温度が１００℃以下であるか判断する。
また、上記したフローチャートのステップＳ８９では、抵抗素子２２の温度を直接測定するものとしているが、本実施形態は、このような構成に限定されるものではない。例えば、以下の式（１）、（２）によって推定するものであってもよい。

式（１）は、抵抗素子２２に流れる電流の値と、抵抗素子２２が連続して通電される時間とを乗じて抵抗素子２２の温度の指標値とする。式（１）では、この指標値に実験や設計値等から求められる定数αを乗じて通電による抵抗素子２２の温度上昇分が算出される。さらに、上昇分と抵抗素子２２の初期の温度とを加算し、抵抗素子２２の現在の温度が求められる。なお、初期の温度とは、インバータ制御の前に予め測定された温度であってもよいし、設計時に予めインバータ保護制御部８Ｆ等に保存されている値であってもよい。

式（２）は、通電電流と連続通電時間の関数ｆを予め設定しておき、関数ｆに測定された通電電流と連続通電時間を代入して抵抗素子２２の温度の上昇分を算出する式である。関数ｆは、予め実験等によって求められた実験式でよく、インバータ保護制御部８Ｆ等に保存しておくものであってもよい。
初期温度＋α（通電時間×連続通電時間） 式（１）
初期温度＋ｆ（通電時間×連続通電時間） 式（２）

図９は、さらに、クラッチ１１をオフしたくない、あるいは故障等によってクラッチ１１をオフできなくなった場合を考慮した処理を説明するためのフローチャートである。図９に示したフローチャートでは、インバータ９の制御を停止した後、クラッチ１１のオフが可能であるか否かを判断する（Ｓ９３）。
ステップＳ９３において、クラッチ１１のオフが可能であれば（Ｓ９３：Ｙｅｓ）、クラッチ１１をオフする（Ｓ９４）。そして、先に述べた処理と同様のインバータ制御によって分流制御を実行する（Ｓ９５）。

一方、ステップＳ９３において、クラッチのオフができないと判断した場合（Ｓ９３：Ｎｏ）、クラッチ１１をオフすることなくインバータ制御を実行する（Ｓ１０１）。ステップＳ１０１のインバータ制御は、ｄｑ制御で実行される。このように制御することによって、モータ４に電流を供給しながらモータトルクが発生することをなくし、クラッチ１１をオフできない場合であっても後輪３Ｌ、３Ｒに影響を及ぼすことなく分流制御を実行することができる。

また、図９に示した分流制御は、故障によってクラッチ１1がオフできなくなった場合にのみ適用されるものではない。本実施形態は、例えば、運転者がクラッチ１１をオフすることを望まない場合にもｄｑ制御を使った分流制御を選択できるようにしてもよい。このようにすれば、クラッチ１１をオフしてモータ４を回転させる、いわゆる空回りによってモータ４の回転音が発生することを防ぐことができる。

このような回転音は、通常の運転において発生しないことから、運転者が車両に異常が生じたという印象を与える可能性がある。したがって、回転音の発生を防ぐ図９のフローチャートに示した処理は、運転者に不安感や違和感を与えないという効果を奏することになる。
なお、以上述べた処理において、分流制御の繰り返しの基準となるモータ４、インバータ９、抵抗素子２２やの温度は、フローチャート中に示した１００℃等の具体的な数値に限定されるものではない。温度は、抵抗素子２２の抵抗値やパワーモジュール２５の耐熱温度、モータ４のステータコイル２９の規模等によって設計時に決められる。

本発明の一実施形態の車両用制御装置が搭載される車両を模式的に示した図である。 図１に示したインバータをより詳細に示した図である。 図１に示したＥＣＵ８機能ブロック図である。 車両に備えられた駆動回路のオン故障によって抵抗素子が加熱されることを説明するための図である。 本発明の一実施形態のオン故障の発生時に抵抗素子に流れ込む電流をパワーモジュールに分流することを示した図である。 本発明の一実施形態の分流制御を繰り返す処理を説明するためのフローチャートである。 図６のフローチャートに示した処理に加え、さらにモータの温度を考慮して分流制御する処理のフローチャートである。 図７のフローチャートに示した処理に加え、さらに抵抗素子の温度を考慮して分流制御する処理のフローチャートである。 図８に示した処理に加え、さらにクラッチをオフしない場合を考慮した処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

前輪 １Ｌ、１Ｒ、２ エンジン、３Ｌ、３Ｒ 後輪、４ モータ
５ デファレンスギヤ、７ 発電機、 ８ ＥＣＵ
９ インバータ、１０ バッテリ、１１ クラッチ、 １２ オルタネータ
１３ 無端ベルト、２０ 過電圧保護回路、２１ 過電圧検知回路
２２ 抵抗素子、２３ 駆動回路、２４ パワー素子
２５ パワーモジュール、２６ 素子、２７ＦＬ、２７ＦＲ 車輪速センサ
２９ ステータコイル、８１ 抵抗温度検出部、８２ モータ温検出部
８３ パワーモジュール温度検出部、８４ タイマ

Claims (10)

1. 内燃機関と、当該内燃機関と直接接続され、内燃機関の回転に伴って駆動し発電する発電機と、当該発電機が発電した電力を変換するインバータと、当該インバータによって変換された電力の供給を受けて回転するモータと、を備えるモータ駆動車両を制御する車両用制御装置であって、
   前記インバータに供給される電流を熱に変換する抵抗素子を含む過電圧保護手段と、
   前記過電圧保護手段の前記抵抗素子への電流供給を遮断することができなくなったことを検出するオン故障検出手段と、
   前記オン故障検出手段によってオン故障が検出された場合、前記過電圧保護手段に含まれる前記抵抗素子に流れる電流の少なくとも一部を前記インバータを介して前記モータに供給する、分流制御を実行する電流制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記モータ、前記インバータの少なくとも１つの構成部品の温度を間接的にまたは直接的に検出する温度検出手段をさらに備え、
   前記電流制御手段は、前記温度検出手段によって検出された前記部品の温度が所定の温度に達した場合には前記インバータを停止して前記モータへの電流供給を停止すると共に、前記温度検出手段によって検出された前記部品の温度が所定の温度以下になった場合には分流制御をすることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記電流制御手段は、前記温度検出手段によって検出された前記部品の温度に基づいて、前記モータへの電流供給、停止を繰り返して実行することを特徴とする請求項２に記載の車両用制御装置。
4. 前記温度検出手段が前記抵抗素子の温度を間接的にまたは直接的に検出し、
   前記電流制御手段は、前記抵抗素子の温度に基づいて前記モータへの電流供給、停止を繰り返して実行することを特徴とする請求項２または３に記載の車両用制御装置。
5. 前記温度検出手段によって所定の温度以上の温度が検出された時間を判定する検出時間判定手段をさらに備え、
   前記電流制御手段は、前記温度検出手段によって検出された温度と前記検出時間判定手段によって判定された検出時間とに基づいて前記分流制御をすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
6. 前記電流制御手段は、前記モータに対してモータトルクを発生させるための電流成分以外の電流成分を供給することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
7. 前記モータと前記従駆動輪とを離接するデフクラッチを備え、
   前記抵抗素子への電力供給を遮断することができなくなったことが前記オン故障検出手段によって検出された場合、前記デフクラッチを制御して前記モータと前記従駆動輪とを分離するクラッチオフ手段をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の車両用制御装置。
8. 前記電流制御手段による分流制御の後、前記内燃機関の回転数を低減して前記発電機の発電量を抑える内燃機関制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
9. 前記電流制御手段による分流制御の後、車両速度を低下させて前記発電機の発電量を抑える車速制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
10. 内燃機関と、当該内燃機関と直接接続され、内燃機関の回転に伴って駆動し発電する発電機と、当該発電機が発電した電力を変換するインバータと、当該インバータによって変換された電力の供給を受けて回転するモータと、を備えるモータ駆動車両を制御する車両用制御装置に適用される車両制御方法であって、
    前記インバータに供給される電流を熱に変換する抵抗素子を含む過電圧保護手段の前記抵抗素子への電流供給を遮断することができなくなる、オン故障が検出された場合、前記過電圧保護手段に含まれる前記抵抗素子に流れる電流の少なくとも一部を、前記インバータを介して前記モータに供給する分流制御ステップを含むことを特徴とする車両制御方法。

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