JP2010183676A - 車両の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の衝突時に車両の安全性を確保できる車両の制御装置および制御方法を提供する。
【解決手段】ＨＶ＿ＥＣＵは、車両の衝突を判定し（Ｓ１００にてＹＥＳ）、システムメインリレーが開放された場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、高周波ディスチャージ制御を実行するステップ（Ｓ１０４）と、システムメインリレーが開放されていない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、予め定められた時間が経過するまで待機するステップ（Ｓ１０６）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図６

Description

本発明は、駆動源であるモータとインバータとを搭載した車両の制御に関し、特に、車両の衝突時に、車両に搭載されたコンデンサの電荷を放電するインバータ制御に関する。

近年、環境問題対策の１つとして、モータにより生じる駆動力により走行するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などが注目されている。これらの車両には、コンデンサなどの高電圧の蓄電装置が搭載される。これらの高電圧の蓄電装置に充電された電力は、車両の衝突時においては、車両の安全性を確保するため、適切に放電することが望ましい。

このような問題に鑑みて、特開２００５−０２０９５２号公報（特許文献１）は、車両に搭載され、車両の衝突時においても、コンデンサなどの高電圧の蓄電回路を含む電気回路による危険性を完全に排除することができる、車両の制御装置を開示する。この車両の制御装置は、回転電機を駆動源の１つとする車両の制御装置である。この制御装置は、回転電機に電力を供給するための供給手段と、供給手段による電力の供給および電力の供給停止のいずれかを選択的に切替るための切替手段と、車両の衝突を予知するための予知手段とを含む。供給手段は、回転電機に電力を供給する電気回路と、高電圧の電力を蓄電するための蓄電機構とを有する。制御装置はさらに、予知手段により衝突の予知が検知されたことに応答して、供給手段による電力の供給を停止させるように切替手段を制御するとともに、電気回路を用いて蓄電機構に蓄電された高電圧の電力を放電するように供給手段を制御するための制御手段を含む。

上述した公報に開示された車両の制御装置によると、回転電機である駆動用電動機に電力を供給するための供給手段は、回転電機に電力を供給する電気回路であるインバータと、高電圧の電力を蓄電するための蓄電機構である平滑コンデンサとを有する。車両の衝突が予知されると、制御手段は、供給手段による電力の供給を停止させるように切替手段であるシステムメインリレーをオフに制御する。さらに、制御手段は、インバータのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＩＰＭ（Intelligent Power Module）のスイッチング用のパワー素子を用いて平滑コンデンサに蓄電された高電圧の電力を放電する。このとき、駆動用電動機にトルクが発生しないように制御されることが好ましい。その結果、車両の衝突時においても、コンデンサなどの高電圧の蓄電回路を含む電気回路による危険性を完全に排除することができる、車両の制御装置を提供することができる。

特開２００５−０２０９５２号公報

しかしながら、上述した公報に開示された車両の制御装置においては、回転電機の回転子が形成する磁界の向きと平行な方向に放電電流のベクトルが向くように放電を制御するため、回転子の位置検出の精度が悪化した場合には、回転電機においてトルクが発生するという問題がある。回転電機にトルクが発生すると、車両に駆動力が生じ、車両が移動する可能性がある。回転子の位置検出の精度の悪化は、車両の衝突時のセンサの位置ずれにより実回転子位置とセンサにより認識され得る回転子位置との差が拡大することにより生じ得る。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両の衝突時に車両の安全性を確保できる車両の制御装置および制御方法を提供することである。

第１の発明に係る車両の制御装置は、交流電動機と、直流電力を出力する主電源と、主電源からの直流電力を入力側に受け、周波数指令値に対応した交流電力に変換して交流電動機に出力するインバータとを含む車両の制御装置である。インバータの入力側には、コンデンサが接続される。この制御装置は、車両の衝突を検出するための衝突検出手段と、車両の衝突が検出された場合に、主電源からインバータへの直流電力の供給を遮断しつつ、周波数指令値を交流電動機において脱調が発生する周波数に設定し、コンデンサの電力が交流電動機で消費されるようにインバータを制御するための制御手段とを含む。第７の発明に係る車両の制御方法は、第１の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。

第１の発明によると、車両の衝突が検出された場合に、周波数指令値を交流電動機において脱調が発生する周波数に設定し、コンデンサの電力が交流電動機で消費されるようにインバータを制御することにより、コンデンサの電荷を交流電動機に流れる電流の損失により放電させることができ、さらに、交流電動機において脱調を発生するようにすると交流電動機においてトルクの発生を抑制することができる。すなわち、交流電動機を作動させることなく、コンデンサの電荷を放電させることができる。したがって、車両の衝突時に車両の安全性を確保できる車両の制御装置および制御方法を提供することができる。

第２の発明に係る車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、脱調が発生する周波数は、交流電動機における同期周波数より高い周波数であって、同期周波数の予め定められた倍率の周波数以上の周波数である。第８の発明に係る車両の制御方法は、第２の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。

第２の発明によると、同期周波数よりも高い周波数であって、同期周波数の予め定められた倍率の周波数以上の周波数を周波数指令値としてインバータを制御することにより、交流電動機において脱調を発生させて、トルクの発生を抑制することができる。そのため、交流電動機を作動させることなく、コンデンサの電荷を放電させることができる。

第３の発明に係る車両の制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、車両は、主電源とインバータとの間に設けられ、電気的に導通状態および遮断状態のうちのいずれか一方の状態に制御されるリレーをさらに含む。コンデンサは、リレーとインバータとの間に設けられる。制御装置は、コンデンサの電圧を検出するための電圧検出手段をさらに含む。制御手段は、リレーが導通状態から遮断状態に制御された後に、コンデンサの電圧が予め定められた値以下になるまでインバータの制御を継続する。第９の発明に係る車両の制御方法は、第３の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。

第３の発明によると、車両の衝突が検出され、かつ、リレーが導通状態から遮断状態に制御された後に、コンデンサの電圧が予め定められた値以下になるまでインバータを制御することにより、コンデンサ内の電荷が放電されて、車両の衝突時に車両の安全性を確保することができる。

第４の発明に係る車両の制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、車両は、主電源とインバータとの間に設けられ、電気的に導通状態および遮断状態のうちのいずれか一方の状態に制御されるリレーをさらに含む。コンデンサは、リレーとインバータとの間に設けられる。制御手段は、リレーが導通状態から遮断状態に制御された後に、予め定められた時間が経過するまでインバータの制御を継続する。第１０の発明に係る車両の制御方法は、第４の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。

第４の発明によると、車両の衝突が検出され、かつ、リレーが導通状態から遮断状態に制御された後に、予め定められた時間が経過するまでインバータを制御することにより、コンデンサ内の電荷が放電されて、車両の衝突時に車両の安全性を確保することができる。

第５の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、交流電動機は、同期電動機および誘導電動機のうちのいずれか一方である。第１１の発明に係る車両の制御方法は、第５の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。

第５の発明によると、車両の衝突が検出された場合に、同期電動機または誘導電動機を作動させることなく、コンデンサ内の電荷を放電させることにより、車両の衝突時に車両の安全性を確保することができる。

第６の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、交流電動機は、車両の駆動源となる交流電動機である。第１２の発明に係る車両の制御方法は、第６の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。

第６発明によると、車両の衝突が検出された場合に、車両の駆動源となる交流電動機を作動させることなく、コンデンサ内の電荷を放電させることにより、車両の衝突時に車両が移動することを抑制することができる。そのため、車両の安全性を確保することができる。

本実施の形態におけるハイブリッド車両の構成を示す制御ブロック図である。 本実施の形態におけるモータジェネレータ駆動装置の構成を示す概略ブロック図である。 本実施の形態に係る車両の制御装置であるＨＶ＿ＥＣＵの機能ブロック図である。 脱調が発生する周波数指令値の設定の態様を説明するための図（その１）である。 脱調が発生する周波数指令値の設定の態様を説明するための図（その２）である。 本実施の形態に係る車両の制御装置であるＨＶ＿ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る車両の制御装置が搭載されるハイブリッド車両の制御ブロック図を説明する。なお、本実施の形態においては、ハイブリッド車両を一例として説明するが、駆動源である交流電動機が搭載された車両であれば、特にハイブリッド車両に限定されるものではない。たとえば、電気自動車あるいは燃料電池車両等に本発明を適用するようにしてもよい。

ハイブリッド車両は、駆動源としての内燃機関（以下、エンジンという）１２０と、回転電機であるモータジェネレータ（ＭＧ）１４０と、エンジン１２０およびモータジェネレータ１４０にそれぞれ接続されるトランスミッション２０２とを含む。なお、図１においては、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０を、ジェネレータ１４０Ａとモータ１４０Ｂと表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、ジェネレータ１４０Ａがモータとして機能したり、モータ１４０Ｂがジェネレータとして機能したりする。モータジェネレータ１４０は、ベクトル制御等により制御される交流電動機である。本実施の形態においてモータジェネレータ１４０は、同期電動機であるとして説明するが、誘導電動機であってもよい。

なお、本実施の形態において、ハイブリッド車両は、前輪駆動車であるとして説明するが、後輪駆動車であってもよい。あるいは、駆動力を発生する第三のモータ（リアモータ）を後輪に設けた４輪駆動車としてもよい。

本実施の形態において、エンジン１２０は、リーンバーンガソリンエンジンであるとして説明するが、ディーゼルエンジンであってもよい。

エンジン１２０の吸気通路１２２には、吸入空気のほこりを捕捉するエアクリーナ１２２Ａ、エアクリーナ１２２Ａを通ってエンジン１２０に吸入される空気量を検出するエアフローメータ１２２Ｂ、エンジン１２０に吸入される空気量を調整するためのスロットルバルブを有する電子スロットル１２２Ｃが設けられている。電子スロットル１２２Ｃにはスロットルポジションセンサ１２２Ｄが設けられている。エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）２８０には、エアフローメータ１２２Ｂにより検出された吸入空気量や、スロットルポジションセンサ１２２Ｄにより検出された電子スロットル１２２Ｃの開度等が入力される。

エンジン１２０は、複数の気筒と、複数の気筒のそれぞれに燃料を供給する燃料噴射装置１３０が設けられる。燃料噴射装置１３０は、エンジンＥＣＵ２８０からの燃料噴射制御信号に基づいて各気筒に対して適切な時期に適切な量の燃料を噴射する。

また、エンジン１２０の排気通路１２４には、排気浄化触媒である三元触媒コンバータ１２４Ｂと、三元触媒コンバータ１２４Ｂに導入される排出ガスにおける空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する空燃比センサ１２４Ａと、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度を検出する触媒温度センサ１２４Ｃと、消音器１２４Ｄと、三元触媒コンバータ１２４Ｂから排出される排出ガスにおける酸素濃度を検出する酸素センサ１２４Ｅとが設けられている。

エンジンＥＣＵ２８０には、空燃比センサ１２４Ａにより検出された三元触媒コンバータ１２４Ｂに導入される排出ガスの空燃比、触媒温度センサ１２４Ｃにより検出された三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度、酸素センサ１２４Ｅにより検出された三元触媒コンバータ１２４Ｂから排出される排出ガスの酸素濃度等を示すが入力される。なお、空燃比センサ１２４Ａに代えて、酸素センサを用いてもよいし、酸素センサ１２４Ｅに代えて空燃比センサを用いてもよい。

また、エンジンＥＣＵ２８０には、エンジン１２０の冷却水の温度を検出する水温検出センサ３６０からエンジン冷却水温を示す信号が入力される。エンジン１２０の出力軸には、クランクポジションセンサ３８０が設けられており、エンジンＥＣＵ２８０には、クランクポジションセンサ３８０から出力軸の回転数を示す信号が入力される。

トランスミッション２０２は、減速機１８０と動力分割機構２００とを含む。減速機１８０は、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を車輪１６０に伝達したり、車輪１６０の駆動をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０に伝達する。動力分割機構２００は、たとえば、遊星歯車機構であって、エンジン１２０の発生する動力を車輪１６０（すなわち、モータ１４０Ｂ）とジェネレータ１４０Ａとの２経路に分配する。遊星歯車機構は、サンギヤとリングギヤとキャリアとピニオンギヤとを含む。たとえば、遊星歯車機構のサンギヤは、ジェネレータ１４０Ａに接続し、キャリアは、エンジンに接続され、リングギヤは、モータ１４０Ｂに接続されるものとする。なお、リングギヤとモータ１４０Ｂとの間に変速機構が設けられるようにしてもよい。

また、ハイブリッド車両は、走行用バッテリ２２０と、インバータ２４０とをさらに含む。

走行用バッテリ２２０は、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を蓄電する主電源である。走行用バッテリ２２０は、直流電力を出力する。本実施の形態において、走行用バッテリ２２０は、充電可能な二次電池であり、たとえば、ニッケル水素電池またはリチウムイオン電池などからなる。なお、これに限らず、直流電圧を生成できるもの、たとえば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であっても適用され得る。

インバータ２４０は、走行用バッテリ２２０の直流とジェネレータ１４０Ａおよびモータ１４０Ｂの交流とを変換しながら電流制御を行なう。インバータ２４０は、走行用バッテリ２２０からの直流電力を入力側に受け、周波数指令値に対応した交流電力に変換してジェネレータ１４０Ａおよびモータ１４０Ｂに出力する。

さらに、ハイブリッド車両は、電池監視ユニット２６０と、エンジンＥＣＵ２８０と、ＭＧ＿ＥＣＵ３００と、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０と、エアバッグＥＣＵ３２２とをさらに含む。

電池監視ユニット２６０は、走行用バッテリ２２０の充放電状態を管理制御する。エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０の動作状態を制御する。ＭＧ＿ＥＣＵ３００は、ハイブリッド車両の状態および電池関しユニット２６０からの走行用バッテリの充電状態に応じてモータジェネレータ１４０、インバータ２４０およびコンバータ２４２等を制御する。

ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、電池監視ユニット２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ＿ＥＣＵ３００等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御する。

エアバッグＥＣＵ３２２は、車両の衝突時等の加速度の変化に基づいてエアバッグ（図示せず）を作動させる。Ｇセンサ３２４は、エアバッグＥＣＵ３２２に接続される。Ｇセンサ３２４は、たとえば、車両の前後方向の加速度を検出する。なお、Ｇセンサ３２４は、車両の幅方向の加速度を検出するものであってもよいし、車両の前後方向および幅方向の加速度をそれぞれ検出するものであってもよい。Ｇセンサ３２４は、検出された車両の加速度を示す信号をエアバッグＥＣＵ３２２に送信する。

エアバッグＥＣＵ３２２は、Ｇセンサ３２４から受信する車両の加速度に基づいてエアバッグを作動させる。エアバッグＥＣＵ３２２は、たとえば、車両の加速度の絶対値が予め定められた値以上である場合にエアバッグを作動させる。また、エアバッグＥＣＵ３２２は、エアバッグの作動とともに車両が衝突したことを示す信号（衝突検出信号）をＨＶ＿ＥＣＵ３２０に送信する。

なお、本実施の形態においては、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０がエアバッグＥＣＵ３２２から受信する衝突検出信号により車両の衝突を判定するものとして説明したが、特に、このような構成に限定されるものではない。たとえば、Ｇセンサ３２４からＨＶ＿ＥＣＵ３２０に対して車両の加速度を示す信号を直接送信し、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０において車両の加速度の絶対値が予め定められた値以上である場合に衝突検出フラグをオンするなどして、車両の衝突を判定するようにしてもよい。

また、車両の衝突の判定には、Ｇセンサ３２４を用いた車両の加速度に基づく判定に限定されるものではなく、たとえば、接触センサによる接触の有無やミリ波レーダによる移動方向の障害物との距離等により車両の衝突を判定するようにしてもよい。

ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、車両の衝突が判定されると、システムメインリレー２２２を遮断するようにシステムメインリレー２２２のリレー回路を制御する。

システムメインリレー２２２は、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間に設けられ、電気的に導通状態および遮断状態のうちのいずれか一方の状態に制御される。

本実施の形態においては、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間にはコンバータ２４２が設けられている。これは、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、ジェネレータ１４０Ａやモータ１４０Ｂの定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ２２０からジェネレータ１４０Ａやモータ１４０Ｂに電力を供給するときには、コンバータ２４２で電力を昇圧する。

なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成しているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、図１に、点線で示すように、エンジンＥＣＵ２８０とＭＧ＿ＥＣＵ３００とＨＶ＿ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとすることがその一例である）。

ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、アクセルペダルの踏み込み量に対応する車両に対する要求駆動力を算出する。ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、踏込み量に対応する要求駆動力に応じて、ジェネレータ１４０Ａ、モータ１４０ＢおよびエンジンＥＣＵ２８０を介してエンジン１２０の出力あるいは発電量を制御する。

動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、車輪１６０とジェネレータ１４０Ａとの両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。ジェネレータ１４０Ａの回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。

図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合には、モータジェネレータ１４０のモータ１４０Ｂのみによりハイブリッド車両の走行を行ない、通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で車輪１６０の直接駆動を行ない、他方でジェネレータ１４０Ａを駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータ１４０Ｂを駆動して車輪１６０の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータ１４０Ｂに供給してモータ１４０Ｂの出力を増大させて車輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。

一方、減速時には、車輪１６０により従動するモータ１４０Ｂがジェネレータとして機能して（すなわち、モータ１４０Ｂが負方向の駆動力を発生して）回生発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄える。なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してジェネレータ１４０Ａによる発電量を増やして走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加する。もちろん、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２０の駆動力を増加する制御を行なう場合もある。たとえば、上述のように走行用バッテリ２２０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機を駆動する場合や、エンジン１２０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。

さらに、図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、車両の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態によっては、燃費を向上させるために、エンジン１２０を停止させる。そして、その後も車両の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態を検出して、エンジン１２０を再始動させる。このように、このエンジン１２０は間欠運転され、従来の車両（エンジンしか搭載していない車両）においては、イグニッションスイッチがＳＴＡＲＴ位置にまで回されてエンジンが始動すると、イグニッションスイッチがＯＮ位置からＡＣＣ位置またはＯＦＦ位置にされるまでエンジンが停止しない点で異なる。なお、本実施の形態のハイブリッド車両においては、車両の速度が予め定められた速度Ｖ（０）以上である場合には、エンジン１２０の停止が抑制される。

図２に本実施の形態におけるモータジェネレータ駆動装置２７０を示す。図２に示すように、モータジェネレータ駆動装置２７０は、走行用バッテリ２２０と、システムメインリレー２２２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、コンバータ２４２と、インバータ２４０と、ジェネレータ１４０Ａと、モータ１４０Ｂとを含む。

本実施の形態において、ジェネレータ１４０Ａおよびモータ１４０Ｂは、いずれも三相の交流同期電動機であり、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルをステータコイルとして含む。

システムメインリレー２２２は、ＳＭＲ（１）、ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）を含む。ＳＭＲ（１），ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０からの信号により導通状態および遮断状態のうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り換えられるように制御される。本実施の形態においては、車両の走行中（すなわち、ＳＭＲ（１）、ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）がいずれも導通状態である場合）において車両の衝突が判定された場合に、ＳＭＲ（１），ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０からの信号により導通状態から遮断状態に切り換えられるように制御される。

コンデンサＣ１は、走行用バッテリ２２０から供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をコンバータ２４２へ出力する。

コンバータ２４２は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。コンバータ２４２は、リアクトルＬ１と、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

リアクトルＬ１の一方端は走行用バッテリ２２０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。

コンデンサＣ２は、インバータ２４０の入力側に接続される。コンデンサＣ２は、コンバータ２４２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２４０へ供給する。インバータ２４０は、コンデンサＣ２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してジェネレータ１４０Ａまたはモータ１４０Ｂへ出力する。インバータ２４０は、ジェネレータ用インバータ２４４と、モータ用インバータ２４６とを含む。

モータ用インバータ２４６は、モータ１４０Ｂに対してコンバータ２４２の出力電圧を三相交流に変換して出力する。また、モータ用インバータ２４６は、回生制動に伴ない、モータ１４０Ｂにおいて発電された電力をコンバータ２４２に戻す。このとき、コンバータ２４２は、降圧回路として動作するようにＨＶ＿ＥＣＵ３２０によって制御される。

モータ用インバータ２４６は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、コンバータ２４２の出力ライン間に並列に接続される。

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１４０Ｂ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１４０Ｂは、三相の交流同期電動機であり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されている。そして、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。

ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、モータ１４０Ｂに対するトルク指令値、モータ回転数、走行用バッテリ２２０の直流電圧、コンバータ２４２の出力電圧、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各アームにおけるモータ電流に基づいて、ＭＧ＿ＥＣＵ３００を経由してコンバータ２４２に対して昇圧指示および降圧指示のうちのいずれかを出力する。以下の説明において、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０がインバータ２４０およびコンバータ２４２に対して行なう制御は、ＭＧ＿ＥＣＵ３００を経由して行なうものとして説明するが、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０に代えてＭＧ＿ＥＣＵ３００が制御を行なうようにしてもよいし、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０とＭＧ＿ＥＣＵ３００とを統合したＥＣＵが制御を行なうようにしてもよい。

ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、モータ用インバータ２４６に対してコンバータ２４２から出力される直流電圧をモータ１４０Ｂを駆動するための交流電圧に変換する駆動指示を行なう信号と、モータ１４０Ｂで発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ２４２側に戻す回生指示とのうちのいずれかを出力する。

ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、キャリア信号のキャリア周波数を設定するためのキャリア周波数マップを図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）から読出し、その読出したキャリア周波数マップを用いてキャリア信号のキャリア周波数を設定する。キャリア周波数マップは、モータ１４０Ｂのトルクおよび回転数に応じたキャリア周波数がマップ化されており、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、ＲＯＭから読出したキャリア周波数マップを用いて、モータ１４０Ｂのトルク指令値およびモータ回転数に基づいてキャリア周波数を設定する。そして、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、設定されたキャリア周波数に基づいて、実際にモータ用インバータ２４６のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をオン／オフするための信号を生成し、その生成した信号をモータ用インバータ２４６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１４０Ｂが指令されたトルクを出すようにモータ１４０Ｂ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、トルク指令値に応じたモータトルクが出力される。

ジェネレータ用インバータ２４４は、ジェネレータ１４０Ａに対してコンバータ２４２の出力電圧を三相交流に変換して出力する。また、ジェネレータ用インバータ２４４は、ジェネレータ１４０Ａにおいて発電された電力をコンバータ２４２に戻す。なお、ジェネレータ用インバータ２４４の構成および制御態様については、モータ用インバータ２４６の構成および制御態様と同様であるため、その詳細な説明は繰返さない。

以上のような構成を有するハイブリッド車両において、本実施の形態に係る車両の制御装置であるＨＶ＿ＥＣＵ３２０が、車両の衝突が検出された場合に、走行用バッテリ２２０からインバータ２４０への直流電力の供給を遮断しつつ、周波数指令値をジェネレータ１４０Ｂにおいて脱調が発生する周波数に設定し、コンデンサＣ１，Ｃ２の電力がジェネレータ１４０Ｂで消費されるようにインバータ２４０を制御する点に特徴を有する。予め定められた値は、ジェネレータ１４０Ｂにおける同期周波数よりも高い周波数であって、同期周波数の予め定められた倍率の周波数以上の周波数である。

なお、ジェネレータ１４０Ｂに代えてモータ１４０ＡでコンデンサＣ１，Ｃ２の電力が消費されるようにしてもよいし、モータ１４０Ａおよびジェネレータ１４０Ｂの双方でコンデンサＣ１，Ｃ２の電力が消費されるようにしてもよい。また、車両にリアモータが設けられる場合においては、モータ１４０Ａ、ジェネレータ１４０Ｂおよびリアモータのうちの少なくともいずれか一つでコンデンサＣ１，Ｃ２の電力が消費されるようにしてもよい。

本実施の形態において、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、車両の衝突が検出され、かつ、ＳＭＲ（１）、ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）がいずれも導通状態から遮断状態に制御された後に、コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧がそれぞれ予め定められた値以下になるまでモータ用インバータ２４６の制御を継続するようにしてもよいし、予め定められた時間が経過するまでモータ用インバータ２４６の制御を継続するようにしてもよい。予め定められた時間は、少なくともコンデンサＣ１，Ｃ２の双方の電圧が車両の安全を確保できる値となる時間であって、実験等により適合される。

図３に、本実施の形態に係る車両の制御装置であるＨＶ＿ＥＣＵ３２０の機能ブロック図を示す。

ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、衝突判定部３５０と、リレー開放判定部３５２と、高周波ディスチャージ制御部３５４とを含む。

衝突判定部３５０は、車両が衝突したか否かを判定する。衝突判定部３５０は、エアバッグＥＣＵ３２２から衝突検出信号を受信した場合に、車両が衝突したと判定する。なお、車両の衝突判定の詳細については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰返さない。また、衝突判定部３５０は、たとえば、車両が衝突したと判定した場合に、衝突判定フラグをオンするようにしてもよい。

リレー開放判定部３５２は、衝突判定部３５０にて車両が衝突したと判定された場合に、ＳＭＲ（１）、ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）がいずれも導通状態から遮断状態に制御されたか否かを判定する。リレー開放判定部３５２は、ＳＭＲ（１）、ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）のうちの少なくともいずれか一つが導通状態から遮断状態に制御されていないと判定した場合、判定してから予め定められた時間が経過するまで待機した後、再度判定を行なう。

なお、リレー開放判定部３５２は、たとえば、衝突判定フラグがオンの場合に、ＳＭＲ（１）、ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）のいずれもが導通状態から遮断状態に制御されたか否かを判定し、ＳＭＲ（１），ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）のいずれもが導通状態から遮断状態に制御されたと判定すると、リレー開放判定フラグをオンするようにしてもよい。

また、リレー開放判定部３５２は、車両の衝突が判定された場合に、ＳＭＲ（１）、ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）のいずれかが遮断状態であれば、リレー開放判定フラグをオンするようにしてもよい。

高周波ディスチャージ制御部３５４は、車両が衝突したと判定され、かつ、ＳＭＲ（１）、ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）のいずれもが導通状態から遮断状態に制御されたと判定した場合に、高周波ディスチャージ制御を実行する。

具体的には、高周波ディスチャージ制御部３５４は、周波数指令値をモータ１４０Ｂにおいて脱調が発生する周波数に設定し、コンデンサＣ１，Ｃ２の電力がモータ１４０Ｂに供給されるようにモータ用インバータ２４６を制御する。脱調が発生する周波数は、モータ１４０Ｂにおける同期周波数（基本波の周波数）よりも高い周波数であって、同期周波数の予め定められた倍率の周波数以上の周波数である。予め定められた倍率とは、少なくとも同期周波数よりも高い周波数になる倍率であれば特に限定されるものではないが、予め定められた整数倍であってもよいし、たとえば、１０倍、１０倍以上の整数、１０倍前後の整数であってもよい。

また、高周波ディスチャージ制御部３５４は、衝突直前の車両の速度に基づくモータ１４０Ｂの回転数に対して倍率を変更して脱調が発生する周波数を周波数指令値とするようにしてもよい。たとえば、高周波ディスチャージ制御部３５４は、図４の斜線領域に示すように、予め定められた値Ｎ（０）以上であって、かつ、通常の車両の速度に対応したモータ１４０Ｂの回転数の使用領域に対して予め定められた１０倍の回転数以上の値に対応する周波数を周波数指令値としてもよい。この場合、車両の速度Ｖ（０）以上においては、予め定められた上限値に対応する周波数を周波数指令値としてもよい。あるいは、図５の斜線領域に示すように、通常の車両の速度に対応したモータ１４０Ｂの回転数の使用領域の上限にマージンαを加えた回転数に対応する周波数を周波数指令値としてもよい。車両の速度は、モータ１４０Ｂの回転数から検出すればよい。

なお、高周波ディスチャージ制御部３５４は、電圧センサ等を用いてコンデンサＣ１，Ｃ２の電圧を検出し、検出された電圧が予め定められた電圧以下になるまでモータ用インバータ２４６の制御を継続するようにしてもよいし、車両が衝突したと判定され、かつ、ＳＭＲ（１）、ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）のいずれもが導通状態から遮断状態に切り換えられた後に予め定められた時間が経過するまでモータ用インバータ２４６の制御を継続するようにしてもよい。

また、高周波ディスチャージ制御部３５４は、たとえば、衝突判定フラグおよびリレー開放判定フラグがいずれもオンである場合に、高周波ディスチャージ制御を実行するようにしてもよい。

高周波ディスチャージ制御部３５４は、ＭＧ＿ＥＣＵ３００に対して高周波ディスチャージ制御要求を出力することにより高周波ディスチャージ制御を実行する。

本実施の形態において、衝突判定部３５０と、リレー開放判定部３５２と、高周波ディスチャージ制御部３５４とは、いずれもＨＶ＿ＥＣＵ３２０のＣＰＵ（Central Processing Unit）がメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。

図６を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置であるＨＶ＿ＥＣＵ３２０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、車両が衝突したか否かを判定する。車両が衝突したと判定すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻され、車両が衝突したと判定するまで処理は待機する。

Ｓ１０２にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、ＳＭＲ（１）、ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）のいずれもが導通状態から遮断状態に制御されることにより開放されたか否かを判定する。ＳＭＲ（１）、ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）のいずれもが開放されると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

Ｓ１０４にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、高周波ディスチャージ制御を実行する。Ｓ１０６にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、予め定められた待機時間が経過するまで処理を待機させて、その後、処理をＳ１０２に移す。

なお、本実施の形態において、システムメインリレー２２２の開放制御は、図６のフローチャートに示すプログラムとは別に行なわれるものとして説明するが、たとえば、図６のフローチャートに示すプログラムにおいて、車両の衝突を判定した後であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、Ｓ１０２にて、システムメインリレー２２２が開放されたか否かの判定を行なう前に、システムメインリレー２２２の開放制御を行なうようにしてもよい。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両の制御装置であるＨＶ＿ＥＣＵ３２０の動作について説明する。

車両が衝突することなく走行している場合は（Ｓ１００にてＮＯ）、通常の車両制御が行なわれる。

一方、車両が衝突した場合において、Ｇセンサ３２４により検出される車両の加速度の絶対値が予め定められた値以上になると、衝突が検出され（Ｓ１００にてＹＥＳ）、ＳＭＲ（１）、ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）の開放制御が実行される。

ＳＭＲ（１）、ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）のいずれかが開放されていない場合、（Ｓ１０２にてＮＯ）、予め定められた時間が経過するまで処理が待機され（Ｓ１０６）、ＳＭＲ（１）、ＳＭＲ（２）およびＳＭＲ（３）のいずれもが開放されると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、高周波ディスチャージ制御が実行される（Ｓ１０４）。

そのため、モータ１４０Ｂにおいて脱調が発生する周波数が周波数指令値として設定され、設定された周波数指令値に基づいてモータ用インバータ２４６が制御される。

このとき、モータ１４０Ｂにおいては、電流は流れるものの脱調が発生するためトルクは生じない。また、電流が流れることによりジュール熱が生じる。このようなモータ用インバータ２４６に対する制御が予め定められた時間あるいはコンデンサＣ１，Ｃ２の電圧が予め定められた電圧以下になるまで継続されることにより、コンデンサＣ１，Ｃ２の電荷は放電されることとなる。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両の制御装置によると、車両の衝突が検出された場合に、周波数指令値をモータにおいて脱調が発生する周波数に設定し、コンデンサＣ１，Ｃ２の電力がモータで消費されるようにモータ用インバータを制御することにより、コンデンサＣ１，Ｃ２の電荷をモータに流れる電流の損失により放電させることができ、さらに、モータにおいて脱調を発生するようにするとモータにおいてトルクの発生を抑制することができる。すなわち、意図しない車両の駆動力の発生を抑制して、コンデンサＣ１，Ｃ２の電荷を放電させることができる。したがって、車両の衝突時に車両の安全性を確保できる車両の制御装置および制御方法を提供することができる。

車両の衝突が検出され、かつ、リレーが導通状態から遮断状態に制御された後に、コンデンサの電圧が予め定められた値以下になるまであるいは予め定められた時間が経過するまでモータ用インバータを制御することにより、コンデンサ内の電荷が放電されて、車両の衝突時に車両の安全性を確保することができる。

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。

１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、１２０ エンジン、１２２ 吸気通路、１２２Ａ エアクリーナ、１２２Ｂ エアフローメータ、１２２Ｃ 電子スロットル、１２２Ｄ スロットルポジションセンサ、１２４ 排気通路、１２４Ａ 空燃比センサ、１２４Ｂ 三元触媒コンバータ、１２４Ｃ 触媒温度センサ、１２４Ｄ 消音器、１２４Ｅ 酸素センサ、１３０ 燃料噴射装置、１４０Ａ ジェネレータ、１４０Ｂ モータ、１４０ モータジェネレータ、１６０ 車輪、１８０ 減速機、２００ 動力分割機構、２０２ トランスミッション、２２０ 走行用バッテリ、２２２ システムメインリレー、２４０ インバータ、２４２ コンバータ、２４４ ジェネレータ用インバータ、２４６ モータ用インバータ、２６０ 電池監視ユニット、２７０ モータジェネレータ駆動装置、２８０ エンジンＥＣＵ、３２０ ＨＶ＿ＥＣＵ、３２２ エアバッグＥＣＵ、３２４ Ｇセンサ、３５０ 衝突判定部、３５２ リレー開放判定部、３５４ 高周波ディスチャージ制御部、３６０ 水温検出センサ、３８０ クランクポジションセンサ、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子。

Claims (12)

1. 交流電動機と、直流電力を出力する主電源と、前記主電源からの直流電力を入力側に受け、周波数指令値に対応した交流電力に変換して前記交流電動機に出力するインバータとを含む車両の制御装置であって、前記インバータの入力側には、コンデンサが接続され、
   前記車両の衝突を検出するための衝突検出手段と、
   前記車両の衝突が検出された場合に、前記主電源から前記インバータへの前記直流電力の供給を遮断しつつ、前記周波数指令値を前記交流電動機において脱調が発生する周波数に設定し、前記コンデンサの電力が前記交流電動機で消費されるように前記インバータを制御するための制御手段とを含む、車両の制御装置。
2. 前記脱調が発生する周波数は、前記交流電動機における同期周波数より高い周波数であって、前記同期周波数の予め定められた倍率の周波数以上の周波数である、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記車両は、前記主電源と前記インバータとの間に設けられ、電気的に導通状態および遮断状態のうちのいずれか一方の状態に制御されるリレーをさらに含み、
   前記コンデンサは、前記リレーと前記インバータとの間に設けられ、
   前記制御装置は、前記コンデンサの電圧を検出するための電圧検出手段をさらに含み、
   前記制御手段は、前記リレーが前記導通状態から前記遮断状態に制御された後に、前記コンデンサの電圧が予め定められた値以下になるまで前記インバータの制御を継続する、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
4. 前記車両は、前記主電源と前記インバータとの間に設けられ、電気的に導通状態および遮断状態のうちのいずれか一方の状態に制御されるリレーをさらに含み、
   前記コンデンサは、前記リレーと前記インバータとの間に設けられ、
   前記制御手段は、前記リレーが前記導通状態から前記遮断状態に制御された後に、予め定められた時間が経過するまで前記インバータの制御を継続する、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
5. 前記交流電動機は、同期電動機および誘導電動機のうちのいずれか一方である、請求項１〜４のいずれかに記載の車両の制御装置。
6. 前記交流電動機は、前記車両の駆動源となる交流電動機である、請求項１〜５のいずれかに記載の車両の制御装置。
7. 交流電動機と、直流電力を出力する主電源と、前記主電源からの直流電力を入力側に受け、周波数指令値に対応した交流電力に変換して前記交流電動機に出力するインバータとを含む車両の制御方法であって、前記インバータの入力側には、コンデンサが接続され、
   前記車両の衝突を検出するステップと、
   前記車両の衝突が検出された場合に、前記主電源から前記インバータへの前記直流電力の供給を遮断しつつ、前記周波数指令値を前記交流電動機において脱調が発生する周波数に設定し、前記コンデンサの電力が前記交流電動機で消費されるように前記インバータを制御するステップとを含む、車両の制御方法。
8. 前記脱調が発生する周波数は、前記交流電動機における同期周波数より高い周波数であって、前記同期周波数の予め定められた倍率の周波数以上の周波数である、請求項７に記載の車両の制御方法。
9. 前記車両は、前記主電源と前記インバータとの間に設けられ、電気的に導通状態および遮断状態のうちのいずれか一方の状態に制御されるリレーをさらに含み、
   前記コンデンサは、前記リレーと前記インバータとの間に設けられ、
   前記制御方法は、前記コンデンサの電圧を検出するステップをさらに含み、
   前記インバータを制御するステップは、前記リレーが前記導通状態から前記遮断状態に制御された後に、前記コンデンサの電圧が予め定められた値以下になるまで前記インバータの制御を継続する、請求項７または８に記載の車両の制御方法。
10. 前記車両は、前記主電源と前記インバータとの間に設けられ、電気的に導通状態および遮断状態のうちのいずれか一方の状態に制御されるリレーをさらに含み、
    前記コンデンサは、前記リレーと前記インバータとの間に設けられ、
    前記インバータを制御するステップは、前記リレーが前記導通状態から前記遮断状態に制御された後に、予め定められた時間が経過するまで前記インバータの制御を継続する、請求項７または８に記載の車両の制御方法。
11. 前記交流電動機は、同期電動機および誘導電動機のうちのいずれか一方である、請求項７〜１０のいずれかに記載の車両の制御方法。
12. 前記交流電動機は、前記車両の駆動源となる交流電動機である、請求項７〜１１のいずれかに記載の車両の制御方法。

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