JP2009171769A - モータ駆動装置およびハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータを駆動制御する駆動回路の異常が検出された後の退避運転時の移動距離を確保する。
【解決手段】ＭＧ１−ＥＣＵは、インバータ２４０に発生した異常を、インバータ２４０の各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６に内蔵された自己保護回路からの異常検出信号ＦＩＮＶに基づいて検知してハイブリッドＥＣＵに送出する。ハイブリッドＥＣＵは、インバータ２４０の異常情報を受けると、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータ、ＤＣ／ＤＣコンバータおよびエアーコンディショナ装置の運転禁止指示を発するとともに、システムリレーＳＭＲＧをオフして蓄電装置１４０からの電力供給経路を遮断する。ハイブリッドＥＣＵは、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６を順次オンさせたときに自己保護回路から出力される異常検出信号ＦＩＮＶに基づいて短絡故障したスイッチング素子を検出する。
【選択図】図６

Description

この発明は、モータ駆動装置およびハイブリッド駆動装置に関し、より特定的には、モータを駆動制御する駆動回路の異常が検出された後の退避運転時の移動距離の確保が可能なモータ駆動装置およびハイブリッド駆動装置に関する。

最近、環境に配慮した自動車として、電動機（モータ）を駆動装置に組み込んだハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）が注目されている。このハイブリッド自動車では、一例として、エンジンから出力された動力は、第１のモータジェネレータを有する動力分割機構を介することにより、その一部が駆動軸に伝達され、残りの電力が第１のモータジェネレータとして回生される。この電力はバッテリ充電や、エンジン以外の動力源としての第２のモータジェネレータの駆動に用いられる。

上記ハイブリッド自動車は、上記動力の伝達過程において、第１および第２のモータジェネレータを制御することによって、エンジンから出力された動力を任意の回転数およびトルクで駆動軸に出力することができる。駆動軸から出力すべき要求出力に拘らずエンジンを運転効率の高い運転点を選択して運転することができるため、ハイブリッド自動車は、エンジンのみを駆動源とする従来の車両に比べて省資源性および排気浄化性能に優れている。

このようなハイブリッド自動車に搭載されるモータ駆動装置として、たとえば特開平５−３３６７５９号公報（特許文献１）には、３相交流電源から入力される交流を整流するコンバータ部と、コンバータ部の整流出力により充電され、上記整流出力を平滑する平滑コンデンサと、平滑コンデンサの充電電流の大きさを制限する電流制限手段と、平滑コンデンサの平滑出力をＰＷＭ制御して負荷に交流を供給するＰＷＭインバータ部と、電流制限手段を介して平滑コンデンサを充電中に、平滑コンデンサの両端の電圧の変化によりＰＷＭインバータ部が有する直列接続された上アームスイッチング素子および下アームスイッチング素子の異常を判定する判定手段とを備えるインバータ装置が開示される。

これによれば、判定手段は、上アームスイッチング素子および下アームスイッチング素子のいずれか一方をオンさせたときに平滑コンデンサの両端の電圧の低下があれば、オンしていない他方のスイッチング素子に異常があると判定する。
特開平５−３３６７５９号公報 特開平１０−２７１８８４号公報 特開平１１−８９００３号公報 特開２００５−９４８８３号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載のインバータ装置では、判定手段が上下アームスイッチング素子の異常を判定しているときには、３相交流電源がＰＷＭインバータ部と電気的に接続された状態となっている。そのため、一方のスイッチング素子において、オン状態を維持して制御不能となる短絡故障が発生している場合には、他方のスイッチング素子をオンさせることによって、ＰＷＭインバータ部と３相交流電源との間に短絡経路が形成され、３相交流電源に異常電流（短絡電流）が流れることになる。そして、この異常電流により、３相交流電源では高温の発生によって、性能劣化が発生してしまう可能性がある。

特に、ハイブリッド自動車においては、インバータの異常により第１のモータジェネレータが使用不能である場合には、エンジンを主動力源とした通常の車両走行が不可能となる。このため、第１のモータジェネレータの異常時には、バッテリの充電量（ＳＯＣ：State of Charge）に応じて決定された性能範囲の中で第２のモータジェネレータを用いた退避運転を行なうことにより、退避運転による移動距離を延ばすことが行なわれている。

しかしながら、特許文献１に開示されたインバータ装置では、上下アームスイッチング素子の異常判定を行なうことによってバッテリの電池性能が劣化する可能性があることから、退避運転における移動距離を延ばすことができないという問題がある。

それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、モータを駆動制御する駆動回路の異常が検出された後の退避運転時の移動距離の確保が可能なモータ駆動装置およびハイブリッド駆動装置を提供することである。

この発明によるモータ駆動装置は、第１および第２電源線へ第１の直流電圧を供給可能に設けられた電源と、電源と第１および第２電源線との接続および遮断を行なう接続部と、第１および第２電源線間に接続された電荷蓄積部と、第１および第２電源線間の第１の直流電圧を受けて、モータを駆動制御する電力に変換する電力変換装置と、電力変換装置の故障を診断する故障診断装置とを備える。電力変換装置は、第１および第２電源線間に互いに並列接続され、かつ、各々が、第１および第２電源線間に直列接続された第１および第２の半導体スイッチング素子を含む複数のアームと、複数のアームのいずれかに異常が検出された場合には、異常検出信号を出力する自己保護回路とを含む。故障診断装置は、異常検出信号に応じてモータの運転を禁止した後に、接続部を遮断状態とする電源遮断手段と、接続部の遮断状態において、複数のアームの第１および第２の半導体スイッチング素子を順次ターンオンさせたときに自己保護回路から出力される異常検出信号に基づいて、短絡故障した半導体スイッチング素子を検出する短絡故障検出手段とを含む。

好ましくは、短絡故障検出手段は、複数のアームのうちの第１のアームにおいて、第１および第２の半導体スイッチング素子をターンオンさせたときに自己保護回路から異常検出信号が出力されたことに応じて、第１のアームの第２の半導体スイッチング素子の他方が短絡故障していると判定する。

好ましくは、モータ駆動装置は、第１および第２電源線に対して電源と並列に接続され、第１の直流電圧よりも低い第２の直流電圧を受けて駆動される負荷と、負荷と第１および第２電源線の間で第１の直流電圧を第２の直流電圧へ変換する電圧変換装置とをさらに備える。電源遮断手段は、異常検出信号に応じて、モータの運転を禁止するとともに、負荷および電圧変換装置の運転を禁止する。

この発明によるハイブリッド駆動装置は、燃料の燃焼によって作動するエンジンと、動力を出力するための出力部材と、出力部材、エンジンの出力軸および第１のモータジェネレータの出力軸を相互に連結する動力分割機構と、出力部材と連結された第２のモータジェネレータと、第１および第２電源線へ直流電圧を供給可能に設けられた電源と、電源と第１および第２電源線との接続および遮断を行なう接続部と、第１および第２電源線間に接続された電荷蓄積部と、第１および第２電源線間の直流電圧を受けて、第１のモータジェネレータを駆動制御する電力に変換する第１の電力変換装置と、第１および第２電源線間の直流電圧を受けて、第２のモータジェネレータを駆動制御する電力に変換する第２の電力変換装置と、第１および第２の電力変換装置の故障を診断する故障診断装置とを備える。各第１および第２の電力変換装置は、第１および第２電源線間に互いに並列に接続され、かつ、各々が、第１および第２電源線間に直列接続された第１および第２の半導体スイッチング素子を含む複数のアームと、複数のアームのいずれかに異常が検出された場合には、異常検出信号を出力する自己保護回路とを含む。故障診断装置は、第１および第２の電力変換装置の少なくとも一方からの異常検出信号に応じて第１および第２のモータジェネレータの運転を禁止した後に、接続部を遮断状態とする電源遮断手段と、接続部の遮断状態において、異常が検出された電力変換装置における複数のアームの第１および第２の半導体スイッチング素子を順次ターンオンさせたときに自己保護回路から出力される異常検出信号に基づいて、短絡故障した半導体スイッチング素子を検出する短絡故障検出手段とを含む。

好ましくは、ハイブリッド駆動装置は、第１の電力変換装置の故障時に、第２のモータジェネレータによる退避運転を指示する異常制御装置をさらに備える。異常制御装置は、接続部を接続状態とした後に、第２のモータジェネレータの運転を許可する。

好ましくは、接続部は、電源の一方極と第１電源線との間に接続された第１のリレーと、電源の一方極に第１のリレーと並列に接続された第２のリレーおよび抵抗とを含む。異常制御装置は、電源からの直流電圧と電荷蓄積部の端子間電圧との電圧差に基づいて第１および第２のリレーのオン・オフ動作を制御する。

この発明によれば、モータを駆動制御する駆動回路の異常が検出された後の退避運転時の移動距離を確保することができる。

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。

図１は、この発明の実施の形態に従うハイブリッド駆動装置２０を備えたハイブリッド自動車１０の概略構成を示すブロック図である。なお、ハイブリッド駆動装置２０は、以下の説明で明らかになるように、共通の出力軸へ動力を出力可能に連結された複数のモータと、これら複数のモータにそれぞれ接続された複数のモータ駆動回路とを備えたモータ駆動装置の代表例として示されるものである。

図１を参照して、ハイブリッド自動車１０は、ハイブリッド駆動装置２０と、ディファレンシャルギヤ３０と、駆動軸４０と、駆動輪５０とを備える。

ハイブリッド駆動装置２０は、内部にエンジン（内燃機関）および２つのモータジェネレータを内蔵し、モータおよびモータジェネレータの協調制御により出力を発生する。ハイブリッド駆動装置２０の出力は、ディファレンシャルギヤ３０を介して駆動軸４０に伝達されて、駆動輪５０の回転駆動に用いられる。ディファレンシャルギヤ３０は、路面からの抵抗の差を利用して駆動輪５０の左右間の回転差を吸収する。

図２は、図１に示したハイブリッド駆動装置２０の構成を詳細に説明するブロック図である。

図２を参照して、ハイブリッド駆動装置２０は、燃料の燃焼によって作動する内燃機関などのエンジン１１２と、そのエンジン１１２の回転変動を吸収するスプリング式のダンパ装置１１４と、そのダンパ装置１１４を介して伝達されるエンジン１１２の出力を第１モータジェネレータＭＧ１および出力部材１１８に機械的に分配する遊星歯車式の動力分割機構１２０と、出力部材１１８に回転力を加える第２モータジェネレータＭＧ２とを備えている。

エンジン１１２、ダンパ装置１１４、動力分割機構１２０、および第１モータジェネレータＭＧ１（ＭＧ１）は同軸上において軸方向に並んで配置されており、第２モータジェネレータＭＧ２は、ダンパ装置１１４および動力分割機構１２０の外周側に同心に配設されている。

動力分割機構１２０は、シングルピニオン型の遊星歯車装置で、３つの回転要素として第１モータジェネレータＭＧ１のモータ軸１２４に連結されたサンギヤ１２０ｓと、ダンパ装置１１４に連結されたキャリア１２０ｃと、第２モータジェネレータＭＧ２のロータ１２２ｒと連結されたリングギヤ１２０ｒとを含む。

出力部材１１８は、第２モータジェネレータＭＧ２のロータ１２２ｒとボルトなどによって一体的に固設されており、そのロータ１２２ｒを介して動力分割機構１２０のリングギヤ１２０ｒに連結されている。出力部材１１８には出力歯車１２６が設けられており、中間軸１２８の大歯車１３０および小歯車１３２を介して傘歯車式のディファレンシャルギヤ３０が減速回転させられて、図１に示した駆動輪５０に動力が分配される。

出力歯車１２６には、出力部材１１８からの出力をロックするためのパーキングロックブレーキ機構（図示せず）が設けられる。パーキングロックブレーキ機構は、運転者によるパーキングポジション（Ｐポジション）選択時に、出力歯車１２６をロックすることにより、ハイブリッド駆動装置２０からの駆動力出力を制限する。

第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２は、それぞれ、ＭＧ１駆動回路２４０およびＭＧ２駆動回路２５０を介して、電源である蓄電装置（バッテリ）１４０に電気的に接続されている。

これらのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、蓄電装置１４０からの電気エネルギーが供給されて所定のトルクで回転駆動される回転駆動状態と、回転制動（モータジェネレータ自体の電気的な制動トルク）により発電機として機能して蓄電装置１４０に電気エネルギーを充電する充電状態と、モータ軸１２４やロータ１２２ｒが自由回転することを許容する無負荷状態との間で動作を切換えられる。

ハイブリッドＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００は、予め設定されたプログラムに従って信号処理を行なうことにより、運転状況に応じて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による走行モードを、モータ走行、充電走行やエンジン・モータ走行等の間で切換える。

たとえばモータ走行では、ハイブリッド自動車１０は、第１モータジェネレータＭＧ１を無負荷状態とするとともに第２モータジェネレータＭＧ２を回転駆動状態とし、その第２モータジェネレータＭＧ２のみを動力源として走行する。また、充電走行では、第１モータジェネレータＭＧ１を発電機として機能させるとともに第２モータジェネレータＭＧ２を無負荷状態としてエンジン１１２のみを駆動力源として走行しながら、第１モータジェネレータＭＧ１によって蓄電装置１４０が充電される。

あるいは、エンジン・モータ走行では、第１モータジェネレータＭＧ１を発電機として機能させる一方で、エンジン１１２および第２モータジェネレータＭＧ２の両方を動力源として走行しながら第１モータジェネレータＭＧ１によって蓄電装置１４０が充電される。

また、上記モータ走行時に第２モータジェネレータＭＧ２を発電機として機能させて回生制動する回生制動制御や、車両停止時に第１モータジェネレータＭＧ１を発電機として機能させるとともにエンジン１１２を作動させ、もっぱら第１モータジェネレータＭＧ１によって蓄電装置１４０を充電する充電制御などもハイブリッドＥＣＵ３００によって行なわれる。

ハイブリッドＥＣＵ３００は、各走行モードにおいて、所望の駆動力発生や発電が行なわれるように、各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値を発生する。また、エンジン１１２は、車両停止時には自動的に停止される一方で、その始動タイミングは、運転状況に応じてハイブリッドＥＣＵ３００によって制御される。

具体的には、発進時ならびに低速走行時あるいは緩やかな坂を下るとき等の軽負荷時には、エンジン効率の悪い領域を避けるために、エンジン１１２を起動させることなく、第２モータジェネレータＭＧ２による駆動力で走行する。そして、一定以上の駆動力が必要な運転状態となったときには、エンジン１１２が始動される。但し、暖気等のためにエンジン１１２の駆動が必要な場合には、エンジン１１２は発進時に無負荷状態で始動されて、所望の暖機が実現するまでアイドリング回転数で駆動される。また、車両駐車時に上記充電制御を行なう場合にも、エンジン１１２が始動される。

図３は、図２に示されたモータジェネレータを駆動する駆動回路の電気的な構成を示す回路図である。

図３を参照して、直流電源２００は、図２に示した蓄電装置（バッテリ）１４０を含んで構成されて、電源ライン２２０およびアースライン２３０の間に直流電圧を出力する。たとえば、直流電源２００を蓄電装置１４０および昇降圧コンバータ２１０の組合せにより、蓄電装置１４０の出力電圧を変換して電源ライン２２０およびアースライン２３０の間に出力する構成とすることが可能である。

具体的には、直流電源２００は、蓄電装置１４０と、システムリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＧと、抵抗Ｒ１と、昇降圧コンバータ２１０と、電圧センサ２０２，２２４とを含む。

蓄電装置（バッテリ）１４０は、充放電可能な二次電池であり、直列接続された複数個の電池ユニットＢを含む。複数個の電池ユニットＢの中間位置には、点検整備時や事故発生時に高電圧系統を遮断するためのヒューズ素子ＦＳが設けられている。蓄電装置１４０は、二次電池以外の充放電可能な蓄電器であってもよい。電圧センサ２０２は、蓄電装置１４０から出力される直流電圧Ｖｂを検出してハイブリッドＥＣＵ３００（図２）へ送出する。

システムリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＧは、蓄電装置１４０からＭＧ１駆動回路２４０およびＭＧ２駆動回路２５０に対する電力供給経路を導通／遮断する。具体的には、システムリレーＳＭＲＢは、蓄電装置１４０の正極と電源ライン２２０との間に接続される。システムリレーＳＭＲＧは、蓄電装置１４０の負極とアースライン２３０との間に接続される。システムリレーＳＭＲＰは、蓄電装置１４０の負極とアースライン２３０との間に抵抗Ｒ１を介して接続される。システムリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＧは、それぞれ、ハイブリッドＥＣＵ３００（図２）からの信号ＳＥＲＢ，ＳＥＲＰ，ＳＥＲＧにより導通／非導通（オン／オフ）される。

昇降圧コンバータ２１０は、一例として、昇降圧チョッパ回路により構成され、リアクトルＬ１と、電力用半導体スイッチング素子（以下、単にスイッチング素子とも称する）Ｑ３１，Ｑ３２と、ダイオードＤ３１，Ｄ３２とを含む。昇降圧コンバータ２１０は、蓄電装置１４０から供給された直流電圧Ｖｂを昇圧して平滑コンデンサ２２２へ供給する。より具体的には、昇降圧コンバータ２１０は、ハイブリッドＥＣＵ３００からスイッチング制御信号Ｓｃｎｖを受けると、スイッチング制御信号Ｓｃｎｖによってスイッチング素子Ｑ３２がオンされた期間に応じて直流電圧Ｖｂを昇圧して平滑コンデンサ２２２に供給する。

また、昇降圧コンバータ２１０は、ハイブリッドＥＣＵ３００からスイッチング制御信号Ｓｃｎｖを受けると、平滑コンデンサ２２２から供給された直流電圧を降圧して蓄電装置１４０を充電する。

電源ライン２２０およびアースライン２３０の間には、平滑コンデンサ２２２が接続されている。平滑コンデンサ２２２は、昇降圧コンバータ２１０からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をＭＧ１駆動回路２４０およびＭＧ２駆動回路２５０へ供給する。電圧センサ２２４は、平滑コンデンサ２２２の両端の電圧、すなわち昇降圧コンバータ２１０の出力電圧Ｖｍを検出して、ハイブリッドＥＣＵ３００、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０およびＭＧ２−ＥＣＵ３２０へ送出する。

第１モータジェネレータＭＧ１と接続されるＭＧ１駆動回路２４０は、一般的な３相インバータの構成を有するので、以下では、ＭＧ１駆動回路２４０を単にインバータ２４０とも称する。

インバータ２４０は、Ｕ相アームを構成するスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２と、Ｖ相アームを構成するスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４と、Ｗ相アームを構成するスイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６とを含む。また、各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６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逆並列ダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続されている。この実施の形態におけるスイッチング素子としては、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が適用される。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６は、対応の駆動回路Ｔ１１〜Ｔ１６によって、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０からのスイッチング制御信号ＳＧ１１〜ＳＧ１６にそれぞれ対応してオン・オフ制御、すなわちスイッチング制御される。

第１モータジェネレータＭＧ１は、Ｕ相コイル巻線２７０Ｕ、Ｖ相コイル巻線２７０ＶおよびＷ相コイル巻線２７０Ｗが中性点Ｎ１に共通接続されて構成された３相永久磁石モータである。スイッチング制御によりＵ相電圧が発生される、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の中間点は、Ｕ相コイル巻線２７０Ｕと電気的に接続される。同様に、Ｖ相電圧が発生される、スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の中間点は、Ｖ相コイル巻線２７０Ｖと電気的に接続され、Ｗ相電圧が発生される。さらに、Ｗ相電圧が発生される、スイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６の中間点は、Ｗ相コイル巻線２７０Ｗと電気的に接続される。

インバータ２４０の各相アームと第１モータジェネレータＭＧ１の各相コイルとを結ぶ配線には、少なくとも２相において電流センサ２４１，２４２がそれぞれ設けられる。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のモータ駆動電流（瞬時値）の和はゼロであることから、２相に電流センサ２４１，２４２を配置することによって各相のモータ電流を検出することができる。電流センサ２４１，２４２は、代表的にはホール素子を用いた半導体磁気センサで構成され、対応の配線の通過電流に応じた出力電圧を発生する。電流センサ２４１，２４２による出力電圧（電流検出値）は、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０へ送出される。

第１モータジェネレータＭＧ１には、回転子（図示せず）の回転角を検出する位置センサ２４３がさらに配置される。位置センサ２４３によって検出された回転角は、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０へ送出される。

第２モータジェネレータＭＧ２と接続されるＭＧ２駆動回路２５０は、ＭＧ１駆動回路２４０と同様に一般的な３相インバータの構成を有する。以下では、ＭＧ２駆動回路２５０についても単にインバータ２５０とも称する。

インバータ２５０は、スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６と、逆並列ダイオードＤ２１〜Ｄ２６とを含む。スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６は、対応の駆動回路Ｔ２１〜Ｔ２６によって、ＭＧ２−ＥＣＵ３２０からのスイッチング制御信号ＳＧ２１〜ＳＧ２６にそれぞれ対応してオン・オフ制御（すなわちスイッチング制御）される。

第２モータジェネレータＭＧ２は、第１モータジェネレータＭＧ１と同様に、Ｕ相コイル巻線２８０Ｕ、Ｖ相コイル巻線２８０ＶおよびＷ相コイル巻線２８０Ｗが中性点Ｎ２に共通接続されて構成された３相永久磁石モータである。インバータ２５０の各相アームの中間点は、第２モータジェネレータＭＧ２のＵ相コイル巻線２８０Ｕ、Ｖ相コイル巻線２８０ＶおよびＷ相コイル巻線２８０Ｗとそれぞれ電気的に接続される。

インバータ２５０の各相アームと第２モータジェネレータＭＧ２の各相コイルとを結ぶ配線には、少なくとも２相において、電流センサ２４１，２４２と同様の電流センサ２５１，２５２がそれぞれ設けられる。さらに、第２モータジェネレータＭＧ２にも、位置センサ２４３と同様の位置センサ２５３がさらに配置される。電流センサ２５１，２５２および位置センサ２５３による検出値は、ＭＧ２−ＥＣＵ３２０へ送出される。

なお、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０およびＭＧ２−ＥＣＵ３２０へは、電流センサ２４１，２４１，２５１，２５２および位置センサ２４３，２５３による検出値の他にも、電圧センサ２２４によって検出された各インバータ２４０，２５０への入力電圧Ｖｍ、図示しない検出センサによって検出されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のコイル端子電圧等が入力されてモータ駆動制御に用いられる。

なお、図２および図３に示した構成において、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２は、本発明における「モータ」に対応するとともに、「第１のモータジェネレータ」および「第２のモータジェネレータ」にそれぞれ対応し、インバータ２４０，２５０は、本発明における「電力変換装置」に対応するとともに、「第１の電力変換装置」および「第２の電力変換装置」にそれぞれ対応する。

さらに、本実施の形態においては、ハイブリッド駆動装置２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１０と、副蓄電装置４００と、エアーコンディショナ装置（Ａ／Ｃ）４２０とを備える。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４１０は、電源ライン２２０およびアースライン２３０に接続され、蓄電装置１４０からの直流電圧Ｖｂを所定の直流電圧に降圧してエアーコンディショナ装置４２０および副蓄電装置４００へ供給する。

エアーコンディショナ装置４２０は、車両搭乗者に対して快適な車内環境を提供するための補機負荷の一種である。補機負荷には、エアーコンディショナ装置４２０の他に、カーナビゲーションシステムおよび車内灯などが含まれる。

次に、図４を参照して、図３に示された駆動回路によるモータジェネレータの制御構成について説明する。

ハイブリッド駆動装置２０全体の動作を制御するハイブリッドＥＣＵ３００は、第１モータジェネレータＭＧ１の運転指令を生成して、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０へ送出する。この運転指令には、第１モータジェネレータＭＧ１の運転許可／禁止指示や、トルク指令値、回転数指令等が含まれる。ＭＧ１−ＥＣＵ３１０は、電流センサ２４１，２４２および位置センサ２４３からの検出値に基づくフィードバック制御により、ハイブリッドＥＣＵ３００からの指令に従って第１モータジェネレータＭＧ１が動作するように、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のスイッチング動作を制御する制御信号ＳＧ１１〜ＳＧ１６を発生する。

たとえば、ハイブリッドＥＣＵ３００から第１モータジェネレータＭＧ１の運転禁止指示が発せられた場合には、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０は、インバータ２４０を構成するスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６の各々がスイッチング動作を停止（すべてオフ）するように、スイッチング制御信号ＳＧ１１〜ＳＧ１６を生成する。

一方、ハイブリッドＥＣＵ３００により第１モータジェネレータＭＧ１の運転指示が発せられている場合には、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０は、第１モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値に応じた各相モータ電流が供給されるように、電源ライン２２０およびアースライン２３０間の直流電圧Ｖｍを第１モータジェネレータＭＧ１の各相コイルに印加される交流電圧に変換するためのスイッチング制御信号ＳＧ１１〜ＳＧ１６を発生する。なお、第１モータジェネレータＭＧ１の回生制動制御時には、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０は、モータジェネレータＭＧ１によって発電された交流電圧を電源ライン２２０およびアースライン２３０間の直流電圧Ｖｍに変換するように、スイッチング制御信号ＳＧ１１〜ＳＧ１６を発生する。これらの際に、スイッチング制御信号ＳＧ１１〜ＳＧ１６は、たとえば周知のＰＷＭ制御方式に従う、センサ検出値を用いたフィードバック制御により生成される。

ＭＧ２−ＥＣＵ３２０は、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０と同様の機能を有し、ハイブリッドＥＣＵ３００からの運転指令に従って第２モータジェネレータＭＧ２が動作するように、スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６のスイッチング動作を制御する制御信号ＳＧ２１〜ＳＧ２６を発生する。

また、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０およびＭＧ２−ＥＣＵ３２０によって検知された、インバータ２４０，２５０の異常に関する情報は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転指令とは反対方向に、ハイブリッドＥＣＵ３００に対して送出される。ハイブリッドＥＣＵ３００は、これらの異常情報をモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転指令へ反映することが可能なように構成されている。

具体的には、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０は、インバータ２４０に発生した異常を、インバータ２４０の各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６に内蔵された自己保護回路からの異常検出信号ＦＩＮＶに基づいて検知する。この自己保護回路は、電流センサ（または温度センサ）を含んで構成され、センサ出力に過電流（または過熱）が検出されたことに応じて異常検出信号ＦＩＮＶを出力する。さらに、自己保護回路は、センサ出力に過電流（または過熱）が検出されると、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のスイッチング動作を停止させて、スイッチング素子の損傷を防止する。

同様に、ＭＧ２−ＥＣＵ３２０は、インバータ２５０に発生した異常を、インバータ２５０の各スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６に内蔵された自己保護回路からの異常検出信号ＦＩＮＶに基づいて検知する。

ハイブリッドＥＣＵ３００は、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０またはＭＧ２−ＥＣＵ３２０から対応するインバータの異常に関する情報を受けると、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の運転禁止指示を生成してＭＧ１−ＥＣＵ３１０およびＭＧ２−ＥＣＵ３２０へそれぞれ送出する。さらにハイブリッドＥＣＵ３００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１０およびエアーコンディショナ装置４２０の運転禁止指示を生成してこれらに送出する。

このようにして、インバータ２４０，２５０のいずれかに異常が発生した場合には、インバータの自己保護機能およびハイブリッドＥＣＵ３００からの運転禁止指示に従って、インバータ２４０を構成するスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６およびインバータ２５０を構成するスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６の各々がスイッチング動作を停止する。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１０およびエアーコンディショナ装置４２０が運転を停止する。さらに、直流電源２００内部の昇降圧コンバータ２１０（図示せず）においても、チョッパ回路を構成するスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２の各々がスイッチング動作を停止する。

すなわち、インバータ２４０，２５０のいずれかに異常が発生したことに応じて、蓄電装置１４０から電力供給を受ける高電源電圧系のすべての運転が停止する。なお、高電源電圧系のすべての運転を停止することとしたのは、後述する短絡故障したスイッチング素子の検出において、高電圧による電弧を発生させることなく回路を遮断する、いわゆる無電弧開放を実行するためである。この点において、インバータの異常が発生したことに応じて、第１モータジェネレータおよび第２モータジェネレータの運転を禁止する従来のハイブリッド駆動装置とは相違する。

本実施の形態によるハイブリッド駆動装置では、この高電源電圧系の運転を停止した状態において、ハイブリッドＥＣＵ３００が、異常が発生したインバータから短絡故障したスイッチング素子を検出する。そして、短絡故障したスイッチング素子を検出すると、該スイッチング素子が含まれるインバータに接続されたモータジェネレータが使用不能であると判断し、他方のモータジェネレータによる動力を用いた「異常時運転」によってハイブリッド自動車の「退避運転」を実行する。

（短絡故障検出）
以下では、ハイブリッドＥＣＵ３００が行なう短絡故障したスイッチング素子の検出動作について説明する。

最初に、比較のために、従来より行なわれている短絡故障したスイッチング素子の検出方法を例示するとともに、それらの問題点について説明する。

第１の例としては、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の動作を停止させた状態で、異常が発生したインバータを構成するスイッチング素子を順次オンさせたときの過電流の有無に基づいて、短絡故障したスイッチング素子を検出する方法がある。

これによれば、インバータの特定相アームを構成する２つのスイッチング素子の一方をオンさせたときに過電流が検出された場合には、同相アームの他方のスイッチング素子が短絡故障していると判定される。

しかしながら、このような方法では、実際に電源ライン２２０およびアースライン２３０間を短絡させた状態にして短絡故障したスイッチング素子を検出するため、蓄電装置１４０に過大な短絡電流が流れることになる。そのため、蓄電装置１４０にストレスを与えて電池性能が劣化したり、内部のヒューズ素子ＦＳが損傷するなどの問題点があった。その結果、上述した退避運転のための駆動力を確保することができず、ハイブリッド自動車の退避運転時の移動距離を延ばすことが困難となっていた。

また、第２の例としては、ハイブリッド自動車の退避運転の実行中に、モータジェネレータの回転に伴なってインバータを流れる異常電流に基づいて、短絡故障したスイッチング素子を検出する方法がある。

具体的には、上述したように、第１モータジェネレータＭＧ１に接続されたインバータ２４０の異常により第１モータジェネレータＭＧ１が使用不能である場合には、エンジン１１２および第１モータジェネレータＭＧ１の動作を停止して、第２モータジェネレータＭＧ２による動力を用いた退避運転が行なわれる。

このような退避運転時には、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２が動力分割機構１２０を介して互いに連結されているので、第２モータジェネレータＭＧ２を運転（回転）するのに伴なって、第１モータジェネレータＭＧ１も回転される。

このとき、図５に示すように、第１モータジェネレータＭＧ１の回転に伴なって、その回転子（図示せず）に装着された磁石２７５が回転する。これにより、第１モータジェネレータＭＧ１のコイル巻線２７０Ｕ，２７０Ｖ，２７０Ｗに誘起電圧が発生する。

図５には、短絡故障がスイッチング素子Ｑ１２に発生したケースが、インバータ２４０中の短絡故障の一例として示される。

このようなケースでは、スイッチング制御信号ＳＧ１１〜ＳＧ１６により、各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のスイッチング動作を停止（オフ状態）するように制御しても、短絡故障したスイッチング素子Ｑ１２を介した短絡経路が形成される。具体的には、コイル巻線２７０Ｕ〜スイッチング素子Ｑ１２（短絡故障）〜アースライン２３０〜ダイオードＤ１４〜コイル巻線２７０Ｖ〜中性点Ｎ１〜コイル巻線２７０Ｕを経由する、アースライン２３０を介した短絡経路が形成される。このため、誘起電圧および当該短絡経路の電気抵抗に応じた異常電流Ｉａｂが発生する。したがって、通常動作時のモータ制御に用いられる電流センサ２４１，２４２によって、この異常電流Ｉａｂのレベルを監視することによって、短絡故障したスイッチング素子Ｑ１２を検出することが可能である。

しかしながら、コイル巻線に発生する誘起電圧は、第１モータジェネレータＭＧ１の回転数に比例するので、退避運転時における第２モータジェネレータＭＧ２の回転数が上昇すれば、第１モータジェネレータＭＧ１に発生する誘起電圧も高くなり、インバータ２４０中の異常電流Ｉａｂも増大してしまう。異常電流Ｉａｂが過大となると、インバータの構成部品の耐熱温度を超える高温の発生によって、さらなる素子損傷が発生する可能性がある。そのため、電流センサ２４１，２４２によって検知される異常電流Ｉａｂのレベルからでは、短絡故障したスイッチング素子を誤って検出してしまうという問題があった。

また、ハイブリッド自動車が停止状態にある場合には、第２モータジェネレータＭＧ２の回転数が零となるのに伴なって、第１モータジェネレータＭＧ１の回転数も零となるため、もはや第１モータジェネレータＭＧ１には誘起電圧が発生せず、異常電流Ｉａｂのレベルに基づいた短絡故障したスイッチング素子の検出が不可能となる。

そこで、本実施の形態に従うハイブリッド駆動装置では、蓄電装置１４０に過大な短絡電流を流すことなく、短絡故障したスイッチング素子を正確に検出するために、インバータの異常が発生した場合には、ハイブリッド自動車の退避運転を実行する前に一時的に蓄電装置１４０を遮断し、平滑コンデンサ２２２に蓄えられた電力を用いて短絡故障したスイッチング素子を検出する構成とする。

具体的には、図６を参照して、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０は、インバータ２４０に発生した異常を、インバータ２４０の各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６に内蔵された自己保護回路からの異常検出信号ＦＩＮＶに基づいて検知する。図６では、インバータ２４０中の短絡故障の一例として、短絡故障がスイッチング素子Ｑ１２に発生したケースが示される。

ハイブリッドＥＣＵ３００は、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０からインバータ２４０の異常に関する情報を受けると、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の運転禁止指示を生成してＭＧ１−ＥＣＵ３１０およびＭＧ２−ＥＣＵ３２０へそれぞれ送出する。さらにハイブリッドＥＣＵ３００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１０およびエアーコンディショナ装置４２０の運転禁止指示を生成してこれらに送出する。

ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ハイブリッドＥＣＵ３００からの運転禁止指示を受けると、インバータ２４０を構成するスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６の各々がスイッチング動作を停止（すべてオフ）するように、スイッチング制御信号ＳＧ１１〜ＳＧ１６を生成する。

また、ＭＧ２−ＥＣＵ３２０も、ハイブリッドＥＣＵ３００からの運転禁止指示を受けると、インバータ２５０を構成するスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６の各々がスイッチング動作を停止するように、スイッチング制御信号ＳＧ２１〜ＳＧ２６を生成する。

さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１０およびエアーコンディショナ装置４２０が運転を停止するとともに、直流電源２００内部の昇降圧コンバータ２１０（図示せず）においても、チョッパ回路を構成するスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２の各々がスイッチング動作を停止する。

このようにして、蓄電装置１４０から電力供給を受ける高電圧電源系のすべての運転を停止すると、ハイブリッドＥＣＵ３００は、さらに、蓄電装置１４０からの電力供給経路を遮断するための電源遮断指令を生成してシステムリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＧへ出力する。より具体的には、ハイブリッドＥＣＵ３００は、システムリレーＳＭＲＧを非導通（オフ）とするための信号ＳＥＲＧを生成してシステムリレーＳＭＲＧへ出力する。これにより、電力供給経路が遮断される。なお、上述したように、電源遮断指令の前に高電源電圧系のすべての運転を停止させることで、無電弧開放を実行することができる。

そして、この電力供給経路が遮断された状態において、短絡故障したスイッチング素子の検出が実行される。短絡故障したスイッチング素子の検出は、以下に述べるように、インバータ２４０を構成するスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６を順次オンさせたときに、各スイッチング素子に内蔵された自己保護回路から出力される異常検出信号ＦＩＮＶに基づいて行なわれる。すなわち、スイッチング素子の持つ自己保護機能を積極的に利用して短絡故障したスイッチング素子を検出する。

具体的には、図６のようにスイッチング素子Ｑ１２が短絡故障している場合には、スイッチング素子Ｑ１２と同相アームを構成するスイッチング素子Ｑ１１のみをオンすることによって、オン状態のスイッチング素子Ｑ１１および短絡故障したスイッチング素子Ｑ１２を介した短絡経路が形成される。すなわち、平滑コンデンサ２２２〜スイッチング素子Ｑ１１（オン状態）〜スイッチング素子Ｑ１２（短絡故障）を経由する、アースライン２３０を介した短絡経路が形成され、当該経路の電気抵抗に応じた異常電流Ｉａｂが発生する。

このとき、オン状態のスイッチング素子Ｑ１１においては、過大な異常電流Ｉａｂが通過するため、内蔵される自己保護回路から異常検出信号ＦＩＮＶが発生する。さらに、自己保護回路は、センサ出力に過電流が検出されたことに応じてスイッチング素子Ｑ１１のスイッチング動作を停止（オフ状態）する。したがって、スイッチング素子Ｑ１１に与えるストレスを抑えて、さらなる素子損傷を防止することができる。

ハイブリッドＥＣＵ３００は、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０を介してインバータ２４０の異常に関する情報を受けると、オン状態のスイッチング素子Ｑ１１と同相アームを構成するスイッチング素子Ｑ１２を短絡故障したスイッチング素子と判定する。

このようにして、本実施の形態では、電力供給経路を遮断した状態で短絡故障したスイッチング素子の検出を行なう構成とすることから、上述したスイッチング素子を順次オンしたときの過電流の有無に基づく従来の検出方法と比較して、蓄電装置１４０に異常電流Ｉａｂが流れるのを回避することができる。そのため、蓄電装置１４０の電池性能の劣化およびヒューズ素子ＦＳの損傷を回避することができるため、退避運転時の移動距離を延ばすことが可能となる。

また、インバータの自己保護機能を積極的に利用して短絡故障したスイッチング素子を検出することから、検出動作によってさらなる素子損傷が発生するのを回避することができる。

さらに、上述した退避運転時に短絡故障したスイッチング素子を検出する方法と比較して、異常電流Ｉａｂのレベルが第１モータジェネレータＭＧ１の回転数に依存しないため、正確に短絡故障したスイッチング素子を検出することが可能となる。

図７は、本発明の実施の形態に従うハイブリッド駆動装置における短絡故障したスイッチング素子の検出動作を説明するためのタイミングチャートである。

図７を参照して、時刻ｔ１にインバータ２４０を構成するスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６に内蔵された自己保護回路から異常検出信号ＦＩＮＶが発生した場合を仮定する。

このとき、インバータ２４０では、自己保護回路がスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のスイッチング動作を停止する。さらに、ハイブリッドＥＣＵ３００においては、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０からインバータ２４０の異常に関する情報を受けたことに応じて、時刻ｔ２に、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２を含む高電源電圧系の運転禁止指示が発せられる。これに応答して、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０からのスイッチング制御信号ＳＧ１１〜ＳＧ１６はすべてオフ状態とされる。

このとき、図示は省略するが、ＭＧ２−ＥＣＵ３２０からのスイッチング制御信号ＳＧ２１〜ＳＧ２６もすべてオフ状態とされる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１０およびエアーコンディショナ装置４２０および昇降圧コンバータ２１０も運転を停止する。

このようにして高電源電圧系のすべての運転が停止されると、ハイブリッドＥＣＵ３００は、時刻ｔ３において、システムリレーＳＭＲＧをオフするための信号ＳＥＲＧを出力する。これにより電力供給経路が遮断される。

そして、電力供給経路が遮断されると、ハイブリッドＥＣＵ３００は、短絡故障したスイッチング素子の検出を実行する。具体的には、ハイブリッドＥＣＵ３００は、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０に対して、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６を順次オンさせるための指示を発する。これに応答して、図７に示すように、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０からのスイッチング制御信号ＳＧ１１〜ＳＧ１６は一定期間ずつ順次オン状態とされる。

このとき、スイッチング制御信号（たとえばＳＧ１１）に従って、短絡故障したスイッチング素子（たとえばＱ１２）と同相アームを構成するスイッチング素子（たとえばＱ１１）がオンすると、平滑コンデンサ２２２と短絡故障したスイッチング素子Ｑ１２とオン状態のスイッチング素子Ｑ１１とを含む短絡経路が形成される。そして、当該短絡経路を過大な異常電流（短絡電流）Ｉａｂが通過する。そのため、オン状態のスイッチング素子Ｑ１１においては、自己保護回路が機能するため、インバータ２４０からは再び異常検出信号ＦＩＮＶが出力されるとともに、スイッチング動作が停止される。

このとき、ハイブリッドＥＣＵ３００は、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０からインバータ２４０の異常に関する情報を受けると、オン状態のスイッチング素子Ｑ１１と同相アームを構成するスイッチング素子Ｑ１２を短絡故障したスイッチング素子と特定する。

このようにしてスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のスイッチング動作を行なうことによって短絡故障したスイッチング素子の検出動作が終了すると、ハイブリッドＥＣＵ３００は、第２モータジェネレータＭＧ２による退避運転を指示する。

退避運転の実行にあたっては、ハイブリッドＥＣＵ３００は、まず、遮断されていた電力供給経路の再接続を行なう。具体的には、ハイブリッドＥＣＵ３００は、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０によって取得された電圧センサ２０２による電圧検出値Ｖｂと電圧センサ２２４による電圧検出値Ｖｍとの電圧差を算出し、その算出した電圧差が予め設定された所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下であるか否かを判定する。そして、該電圧差が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下である場合には、オフ状態のシステムリレーＳＭＲＧをオンするための信号ＳＥＲＧを生成してシステムリレーＳＭＲＧへ出力する。

一方、該電圧差が所定の閾値電圧Ｖｔｈを超える場合には、該電圧差に応じて過大な突入電流が流れるのを抑制するように、システムリレーＳＭＲＰ，ＳＭＲＧをオン・オフ制御する。具体的には、図７に示されるように、まず、時刻ｔ１０において、システムリレーＳＭＲＰをオンするための信号ＳＥＲＰを出力する。そして、システムリレーＳＭＲＰに直列接続される抵抗Ｒ１を介して蓄電装置１４０と平滑コンデンサ２２２とを接続した後に、時刻ｔ１１において、システムリレーＳＭＲＧをオンするための信号ＳＥＲＧを出力し、時刻ｔ１２において、システムリレーＳＭＲＰをオフするための信号ＳＥＲＰを出力する。

そして、電力供給経路が接続されると、ハイブリッドＥＣＵ３００は、第２モータジェネレータＭＧ２および昇降圧コンバータ２１０に対して運転許可指示を発する。これにより、第２モータジェネレータＭＧ２により退避運転が開始される。

図８は、本発明の実施の形態に従うハイブリッド駆動装置における短絡故障したスイッチング素子の検出動作を説明するためのフローチャートである。図８に示したフローチャートは、図３に示したハイブリッドＥＣＵ３００にプログラムされた一連の制御処理として実行される。

図８を参照して、ハイブリッドＥＣＵ３００は、第１モータジェネレータＭＧ１と接続されたモータ駆動回路であるインバータ２４０に異常が発生しているか否かを判定する（ステップＳ０１）。このとき、ハイブリッドＥＣＵ３００は、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０から、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６に内蔵された自己保護回路からの異常検出信号ＦＩＮＶにより検知されたインバータ２４０の異常に関する情報を受けた場合には、インバータ２４０に異常が発生していると判定する。

ハイブリッドＥＣＵ３００は、インバータ２４０に異常が発生している場合（ステップＳ０１にてＹＥＳの場合）には、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータの運転禁止指示を発するとともに、昇降圧コンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータおよびエアーコンディショナ装置の運転禁止指示を発して、高電源電圧系のすべての運転を停止する（ステップＳ０２）。

さらに、ハイブリッドＥＣＵ３００は、システムリレーＳＭＲＧをオフするための信号ＳＥＲＧを生成してシステムリレーＳＭＲＧへ出力することにより、蓄電装置１４０からの電力供給経路を遮断する（ステップＳ０３）。

次に、ハイブリッドＥＣＵ３００は、ステップＳ０４〜Ｓ０７の処理を行なうことにより、平滑コンデンサ２２２に蓄えられた電力を用いた短絡故障したスイッチング素子の検出を行なう。具体的には、ハイブリッドＥＣＵ３００は、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０からのスイッチング制御信号ＳＧ１１〜ＳＧ１６に従って、インバータ２４０を構成するスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６を順次オンさせる（ステップＳ０４）。そして、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６が順次オン状態となったときに、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０によって検知された異常検出信号ＦＩＮＶに基づいて、インバータ２４０に異常が発生しているか否かを判定する（ステップＳ０５）。

インバータ２４０に異常が発生している場合（ステップＳ０５においてＹＥＳの場合）には、ハイブリッドＥＣＵ３００は、オン状態のスイッチング素子と同相アームを構成するスイッチング素子が短絡故障していると判定する（ステップＳ０６）。その一方で、インバータ２４０に異常が発生していない場合（ステップＳ０５においてＮＯの場合）には、ハイブリッドＥＣＵ３００は、オン状態のスイッチング素子と同相アームを構成するスイッチング素子が正常であると判定する（ステップＳ０７）。

このようにしてインバータ２４０を構成するスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６を順次オンしたときのインバータ２４０からの異常検出信号ＦＩＮＶの発生の有無に基づいて、短絡故障したスイッチング素子の検出が行なわれる。そして、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のすべてのオン動作が完了すると（ステップＳ０８においてＹＥＳの場合）、ハイブリッドＥＣＵ３００は、ステップＳ０９〜Ｓ１２の処理を行なうことによって電力供給経路を再接続し、第２モータジェネレータＭＧ２による退避運転を実行する（ステップＳ１３）。

具体的には、ハイブリッドＥＣＵ３００は、ＭＧ１−ＥＣＵ３１０が取得した電圧センサ２０２，２２４の電圧検出値Ｖｂ，Ｖｍの電圧差（＝｜Ｖｍ−Ｖｂ｜）が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ０９）。電圧差が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下である場合（ステップＳ０９においてＹＥＳの場合）には、ハイブリッドＥＣＵ３００は、システムリレーＳＭＲＧをオンするための信号ＳＥＲＧを生成してシステムリレーＳＭＲＧへ出力する（ステップＳ１０）。

一方、電圧差が所定の閾値電圧Ｖｔｈを超える場合（ステップＳ０９においてＮＯの場合）には、ハイブリッドＥＣＵ３００は、該電圧差に応じて過大な突入電流が流れるのを抑制するように、最初にシステムリレーＳＭＲＰをオンするための信号ＳＥＲＰを出力し（ステップＳ１１）、続いてシステムリレーＳＭＲＧをオンするための信号ＳＥＲＧおよびシステムリレーＳＭＲＰをオフするための信号ＳＥＲＰを出力する（ステップＳ１２）。

ここで図８に示したフローチャートと本発明の対応について説明すると、ステップＳ０２〜Ｓ０８は、本発明における「故障診断装置」に対応し、ステップＳ０９〜Ｓ１３は、本発明における「異常制御装置」に対応する。

なお、本実施の形態では、第１モータジェネレータＭＧ１と接続された電力変換装置であるインバータ２４０に異常が発生した場合における短絡故障したスイッチング素子の検出動作について説明したが、第２モータジェネレータＭＧ２と接続された電力変換装置であるインバータ２５０に異常が発生した場合においても、図８に示したフローチャートと同様の処理を行なうことによって短絡故障したスイッチング素子が検出される。

さらに、ハイブリッド駆動装置２０（図１）が、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に加えて、駆動軸４０とは別の駆動軸へ動力を出力可能に連結された第３モータジェネレータを内蔵する場合には、該第３モータジェネレータと接続された電力変換装置に異常が発生したことに応じて、図８に示したフローチャートを同様の処理を行なうことによって短絡故障したスイッチング素子が検出される。

なお、本実施の形態では、動力分割機構としてプラネタリギアを用いるいわゆる機械分配式のハイブリッド駆動装置を例示したが、本発明の適用はこのような形式に限定されるものではなく、いわゆる電気分配式等の任意の形式のハイブリッド駆動装置、ならびに、複数モータを備えて構成されるハイブリッド駆動装置以外のモータ駆動装置に対しても適用可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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に従うハイブリッド駆動装置を備えたハイブリッド自動車の概略構成を示すブロック図である。 図１に示したハイブリッド駆動装置の構成を詳細に説明するブロック図である。 図２に示されたモータジェネレータを駆動する駆動回路の電気的な構成を示す回路図である。 図３に示された駆動回路の制御構成を示すブロック図である。 短絡故障発生時に発生するインバータ内部の異常電流を説明する図である。 この発明の実施の形態に従うハイブリッド駆動装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態に従うハイブリッド駆動装置における短絡故障したスイッチング素子の検出動作を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態に従うハイブリッド駆動装置における短絡故障したスイッチング素子の検出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 ハイブリッド自動車、２０ ハイブリッド駆動装置、３０ ディファレンシャルギヤ、４０ 駆動軸、５０ 駆動輪、１１２ エンジン、１１４ ダンパ装置、１１８ 出力部材、１２０ｃ キャリア、１２０ｓ サンギヤ、１２０ｒ リングギヤ、１２０ 動力分割機構、１２２ｒ ロータ、１２４ モータ軸、１２６ 出力歯車、１２８ 中間軸、１３０ 大歯車、１３２ 小歯車、１４０ 蓄電装置、２００ 直流電源、２０２，２２４ 電圧センサ、２１０ 昇降圧コンバータ、２２０ 電源ライン、２２２ 平滑コンデンサ、２３０ アースライン、２４０，２５０ インバータ、２４１，２４２，２５１，２５２ 電流センサ、２４３，２５３ 位置センサ、２７０Ｕ，２８０Ｕ Ｕ相コイル巻線、２７０Ｖ，２８０Ｖ Ｖ相コイル巻線、２７０Ｗ，２８０Ｗ Ｗ相コイル巻線、２７５ 磁石、３００ ハイブリッドＥＣＵ、３１０ ＭＧ１−ＷＣＵ、３２０ ＭＧ２−ＥＣＵ、４００ 副蓄電装置、４１０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、Ｂ 電池ユニット、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６ 逆並列ダイオード、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１ 第１モータジェネレータ、ＭＧ２ 第２モータジェネレータ、Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６，Ｑ３１，Ｑ３２ スイッチング素子、Ｒ１ 抵抗、ＳＭＲＢ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＧ システムリレー、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６ 駆動回路。

Claims (6)

1. 第１および第２電源線へ第１の直流電圧を供給可能に設けられた電源と、
   前記電源と前記第１および第２電源線との接続および遮断を行なう接続部と、
   前記第１および第２電源線間に接続された電荷蓄積部と、
   前記第１および第２電源線間の第１の直流電圧を受けて、モータを駆動制御する電力に変換する電力変換装置と、
   前記電力変換装置の故障を診断する故障診断装置とを備え、
   前記電力変換装置は、
   前記第１および第２電源線間に互いに並列接続され、かつ、各々が、前記第１および第２電源線間に直列接続された第１および第２の半導体スイッチング素子を含む複数のアームと、
   前記複数のアームのいずれかに異常が検出された場合には、異常検出信号を出力する自己保護回路とを含み、
   前記故障診断装置は、
   前記異常検出信号に応じて前記モータの運転を禁止した後に、前記接続部を遮断状態とする電源遮断手段と、
   前記接続部の遮断状態において、前記複数のアームの前記第１および第２の半導体スイッチング素子を順次ターンオンさせたときに前記自己保護回路から出力される前記異常検出信号に基づいて、短絡故障した半導体スイッチング素子を検出する短絡故障検出手段とを含む、モータ駆動装置。
2. 前記短絡故障検出手段は、前記複数のアームのうちの第１のアームにおいて、前記第１および第２の半導体スイッチング素子をターンオンさせたときに前記自己保護回路から前記異常検出信号が出力されたことに応じて、前記第１のアームの前記第２の半導体スイッチング素子の他方が短絡故障していると判定する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記第１および第２電源線に対して前記電源と並列に接続され、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駆動される負荷と、
   前記負荷と前記第１および第２電源線の間で前記第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装置とをさらに備え、
   前記電源遮断手段は、前記異常検出信号に応じて、前記モータの運転を禁止するとともに、前記負荷および前記電圧変換装置の運転を禁止する、請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、
   動力を出力するための出力部材と、
   前記出力部材、前記エンジンの出力軸および前記第１のモータジェネレータの出力軸を相互に連結する動力分割機構と、
   前記出力部材と連結された第２のモータジェネレータと、
   第１および第２電源線へ直流電圧を供給可能に設けられた電源と、
   前記電源と前記第１および第２電源線との接続および遮断を行なう接続部と、
   前記第１および第２電源線間に接続された電荷蓄積部と、
   前記第１および第２電源線間の直流電圧を受けて、前記第１のモータジェネレータを駆動制御する電力に変換する第１の電力変換装置と、
   前記第１および第２電源線間の直流電圧を受けて、前記第２のモータジェネレータを駆動制御する電力に変換する第２の電力変換装置と、
   前記第１および第２の電力変換装置の故障を診断する故障診断装置とを備え、
   各前記第１および第２の電力変換装置は、
   前記第１および第２電源線間に互いに並列に接続され、かつ、各々が、前記第１および第２電源線間に直列接続された第１および第２の半導体スイッチング素子を含む複数のアームと、
   前記複数のアームのいずれかに異常が検出された場合には、異常検出信号を出力する自己保護回路とを含み、
   前記故障診断装置は、
   前記第１および第２の電力変換装置の少なくとも一方からの前記異常検出信号に応じて前記第１および第２のモータジェネレータの運転を禁止した後に、前記接続部を遮断状態とする電源遮断手段と、
   前記接続部の遮断状態において、異常が検出された電力変換装置における前記複数のアームの前記第１および第２の半導体スイッチング素子を順次ターンオンさせたときに前記自己保護回路から出力される前記異常検出信号に基づいて、短絡故障した半導体スイッチング素子を検出する短絡故障検出手段とを含む、ハイブリッド駆動装置。
5. 前記第１の電力変換装置の故障時に、前記第２のモータジェネレータによる退避運転を指示する異常制御装置をさらに備え、
   前記異常制御装置は、前記接続部を接続状態とした後に、前記第２のモータジェネレータの運転を許可する、請求項４に記載のハイブリッド駆動装置。
6. 前記接続部は、
   前記電源の一方極と前記第１電源線との間に接続された第１のリレーと、
   前記電源の一方極に前記第１のリレーと並列に接続された第２のリレーおよび抵抗とを含み、
   前記異常制御装置は、前記電源からの直流電圧と前記電荷蓄積部の端子間電圧との電圧差に基づいて前記第１および第２のリレーのオン・オフ動作を制御する、請求項５に記載のハイブリッド駆動装置。

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