JP2011024349A - 駆動輪に連結された駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、電動機を駆動するインバータとを備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】スリップ発生時にインバータの一部のスイッチング素子がオフ状態で作動しなくなるオフ異常をより適正に判定する。
【解決手段】駆動輪の空転によるスリップが発生しているときには、インバータに印加される昇圧後電圧ＶＨが急変したと判定され（ステップＳ１８０）、昇圧後電圧ＶＨの変動周期がモータＭＧ２等に印加される相電流の一周期に概ね一致すると判定され（ステップＳ１９０，Ｓ２００）、且つ過変調制御モードまたは矩形波制御モードから正弦波制御モードへの切り替えが所定時間ｔｒｅｆ内に所定回数Ｃｒｅｆ以上行なわれたと判定されたときに（ステップＳ１６０）、インバータのオフ異常が生じていると判定される（ステップＳ１７０）。
【選択図】図３

Description

本発明は、駆動輪に連結された駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、電動機を駆動するインバータとを備えた車両に関する。

従来、この種の車両としては、誘導電動機を駆動する例えば鉄道車両用のインバータを備え、複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）モードとして、出力電圧の基本波の一周期に一定個数の電圧パルスを含む同期ＰＷＭモード、電圧パルスを出力する周期が出力電圧の基本波の周期に依存しない非同期ＰＷＭモード、出力電圧の基本波半周期を一個の電圧パルスで構成する１パルスモードの３つのモードを切り替えて用いて誘導電動機を駆動するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、上位制御系から与えられる出力電圧指令および基本波周波数指令と３つのモードのうちの１つとを対応づけるＰＷＭモードマップを参照して得られるモードでインバータを制御している。また、車両の駆動輪のスリップ時など電動機の回転数が急変したときに、インバータへ印加する電圧を電動機の回転数の変化比に応じて設定することで電動機に印加される電流の制御性を向上する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。更に、インバータのスイッチング素子の温度(周囲温度や接合温度）に基づいてインバータの絶縁耐圧を設定する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平９−２６１９６６号公報 特開２００６−３２００３９号公報 特開２００８−１６７６１６号公報

ところで、上述のような車両では、インバータの一部のスイッチング素子がオフされたままで作動しなくなるいわゆるオフ異常が生じると、インバータからの相電流の一部が電動機に印加されなくなって、電動機のパワー変動が増大する結果、インバータに電力供給するバッテリ側からの電流の変動も大きくなることがある。特に、同期ＰＷＭモードに比して出力電圧指令に対する制御上の応答性が低い非同期ＰＷＭモードや１パルスモードでは、こうしたバッテリ側からの電流の変動が顕著に大きくなるため、インバータのオフ異常が生じた状態で電動機の駆動が継続されると、インバータのオフ異常に加えてバッテリの異常が生じるおそれもある。したがって、インバータのオフ異常を適正に判定することが望まれるが、このようなインバータのオフ異常は車両の駆動輪のスリップ時に発生する可能性もあることから、駆動輪の非スリップ時のみならず駆動輪のスリップ時にもインバータのオフ異常を判定できるようにする必要がある。

本発明の車両は、スリップ発生時にインバータの一部のスイッチング素子がオフ状態で作動しなくなるオフ異常をより適正に判定することを主目的とする。

本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、駆動輪に連結された駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電動機を駆動するインバータと、前記インバータを介して前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、前記インバータに印加される電圧を検出する電圧検出手段と、前記電動機に印加される電流を検出する電流検出手段と、パルス幅変調による正弦波電圧を用いて前記電動機を駆動する正弦波制御モードと前記正弦波電圧より変調率が高い過変調電圧を用いて前記電動機を駆動する過変調制御モードと矩形波電圧を用いて前記電動機を駆動する矩形波制御モードとのうちのいずれかを用いて前記電動機を駆動制御する制御手段と、を備える車両であって、
前記過変調制御モードまたは前記矩形波制御モードで前記電動機が駆動制御されているときに前記電動機のトルク指令に応じて得られる前記電動機に印加すべき目標電流と前記検出された電流との差電流が所定電流以上に至ったときには前記過変調制御モードまたは前記矩形波制御モードから前記正弦波制御モードへ切り替える制御モード切替手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧が単位時間内に所定量以上変化したときに電圧急変が発生したと判定する電圧急変判定手段と、
前記駆動輪の空転によるスリップが発生したと判定されていないときには前記制御モード切替手段による前記過変調制御モードまたは前記矩形波制御モードから前記正弦波制御モードへの切り替えが所定時間内に所定回数以上行なわれたときに前記インバータの一部のスイッチング素子がオフ状態で作動しなくなるオフ異常が生じていると判定すると共に、前記駆動輪の空転によるスリップが発生したと判定されているときには前記電圧急変判定手段により前記電圧急変が発生したと判定され且つ前記制御モード切替手段による前記過変調制御モードまたは前記矩形波制御モードから前記正弦波制御モードへの切り替えが所定時間内に所定回数以上行なわれたときに前記インバータの一部のスイッチング素子がオフ状態で作動しなくなるオフ異常が生じていると判定する異常判定手段と、
を備えることを要旨とする。

本発明の車両では、駆動輪の空転によるスリップが発生したと判定されていないときには過変調制御モードまたは矩形波制御モードから正弦波制御モードへの切り替えが所定時間内に所定回数以上行なわれたときにインバータの一部のスイッチング素子がオフ状態で作動しなくなるオフ異常が生じていると判定する。また、駆動輪の空転によるスリップが発生したと判定されているときにはインバータに印加される電圧が単位時間内に所定量以上変化する電圧急変が発生したと判定され且つ過変調制御モードまたは矩形波制御モードから正弦波制御モードへの切り替えが所定時間内に所定回数以上行なわれたときにインバータの一部のスイッチング素子がオフ状態で作動しなくなるオフ異常が生じていると判定する。即ち、インバータのオフ異常が生じているときには、過変調制御モードまたは矩形波制御モードから正弦波制御モードへの切り替えが繰り返し行なわれやすくなる。したがって、駆動輪の空転によるスリップが発生していないときには正弦波制御モードへの切り替えが所定時間内に所定回数以上行なわれたときにインバータのオフ異常が生じていると判定することで、インバータのオフ異常をより適正に判定することができる。これに対して、駆動輪の空転によるスリップが発生しているときには、スリップを抑制するために制御モードの切り替えが行われることがあり、このようなスリップに起因した制御モードの切り替えが行われたときにインバータのオフ異常が発生していると誤判定してしまう可能性がある。一方、インバータに印加される電圧が急変したときには、インバータのオフ異常が発生している可能性が高いと考えられる。したがって、駆動輪の空転によるスリップが発生したと判定されているときにはインバータに印加される電圧が急変したと判定され且つ過変調制御モードまたは矩形波制御モードから正弦波制御モードへの切り替えが所定時間内に所定回数以上行なわれたときにインバータのオフ異常が生じていると判定することで、スリップに起因した制御モードの切り替えが行われたときにインバータのオフ異常が発生していると誤判定することを抑制し、スリップ発生時にもインバータのオフ異常をより適正に判定することができる。

また、前記車両は、前記電圧急変判定手段により前記電圧急変が発生したと判定されたときに、前記電圧検出手段により検出される電圧の変動周期が前記電動機に印加される相電流の一周期に概ね一致するか否かを判定する電圧変動周期判定手段を更に備えてもよく、前記異常判定手段は、前記駆動輪の空転によるスリップが発生したと判定されているときには前記電圧急変判定手段により前記電圧急変が発生したと判定され且つ前記電圧変動周期判定手段により前記電圧検出手段により検出される電圧の変動周期が前記相電流の一周期に概ね一致すると判定され且つ前記制御モード切替手段による前記過変調制御モードまたは前記矩形波制御モードから前記正弦波制御モードへの切り替えが所定時間内に所定回数以上行なわれたときに前記インバータの一部のスイッチング素子がオフ状態で作動しなくなるオフ異常が生じていると判定する手段であってもよい。

電圧検出手段により検出される電圧の変動周期が電動機に印加される相電流の一周期に概ね一致しているときには、インバータのオフ異常が発生している可能性が極めて高い。したがって、駆動輪の空転によるスリップが発生したと判定されているときにはインバータに印加される電圧が急変したと判定され且つ電圧検出手段により検出される電圧の変動周期が相電流の一周期に概ね一致すると判定され且つ過変調制御モードまたは矩形波制御モードから正弦波制御モードへの切り替えが所定時間内に所定回数以上行なわれたときにインバータのオフ異常が生じていると判定することで、スリップに起因した制御モードの切り替えが行われたときにインバータのオフ異常が発生していると誤判定することを抑制し、スリップ発生時にもインバータのオフ異常をより精度良く判定することができる。

本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 モータＭＧ２の制御モード設定用マップの一例を示す説明図である。 実施例のモータＥＣＵ４０により実行される異常判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 実施例のモータＥＣＵ４０により実行されるＶＨ変動周期判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 モータＭＧ２の制御モードとＵ相の相電流Ｉｕ２とバッテリ５０の充放電電流Ｉｂと昇圧後電圧ＶＨとＶＨ急変判定信号と電気角θｅ２とスリップ判定信号と切替カウンタＣｎとの時間変化の様子の一例を示す説明図である。 変形例に係る異常判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図であり、図２はモータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介してキャリア３４が接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１に接続された発電可能なモータＭＧ１と、プラネタリギヤ３０のリングギヤ３２に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに連結された減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、リングギヤ軸３２ａにギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して接続された駆動輪６３ａ，６３ｂと、電力ライン５４に接続された例えばリチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池であるバッテリ５０と、モータＭＧ１と電力ライン５４との間に介設されたインバータ４１と、モータＭＧ２と電力ライン５４との間に介設されたインバータ４２と、バッテリ５０からの電力をその電圧を変換してインバータ４１，４２に供給可能な昇圧コンバータ５５と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１およびＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２と、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２と通信しながら車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０とを備える。

モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれも外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと、三相コイルが巻回されたステータとを備える周知のＰＭ型の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２は、図示しない６個のトランジスタとトランジスタの各々に逆方向に並列接続された図示しない６個のダイオードとにより構成されている。トランジスタは、電力ライン５４の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側とになるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々に三相コイル（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、電力ライン５４の正極母線と負極母線との間に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタのオン時間の割合を制御することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ回転駆動することができる。昇圧コンバータ５５は、図示しない２つのトランジスタに逆方向に並列接続された図示しない２つのダイオードと図示しないリアクトルとにより構成されている。トランジスタをオンオフ制御することによりバッテリ５０の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ４１，４２に供給したり電力ライン５４に作用している直流電圧を降圧してバッテリ５０を充電したりすることができる。なお、昇圧コンバータ５５とインバータ４１，４２との間および昇圧コンバータ５５とバッテリ５０との間には、電圧を平滑化するコンデンサ５７，５８がそれぞれ配置されている。

インバータ４１，４２および昇圧コンバータ５５は、いずれもモータＥＣＵ４０により制御され、これによりモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動制御される。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号やモータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイルのＵ相、Ｖ相に流れる相電流を検出する図示しない電流センサからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２、電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７の電圧（以下、昇圧後電圧ＶＨという）、電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８の電圧などが入力されている。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２のトランジスタへのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ５５のトランジスタへのスイッチング制御信号が出力されている。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２および電気角θｅ１，θｅ２も演算している。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために、バッテリ５０の残容量ＳＯＣを算出したり、残容量ＳＯＣと所定の充放電制約とに基づいてバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を算出したり、バッテリ５０の残容量ＳＯＣとバッテリ５０の温度とに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔを算出したりする。

実施例のハイブリッド自動車２０においてイグニッションスイッチ８０がオンされると、ハイブリッドＥＣＵ７０は、シフトレバー８１のポジションを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰやアクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキポジションＢＰ、車速センサ８７からの車速Ｖ、更にはエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２からの信号などに基づいて車両全体を制御するのに必要な指令信号を生成する。例えば、実施例のハイブリッド自動車２０において運転者によりシフトレバー８１が走行用のドライブポジションにセットされると共にアクセルペダル８３が踏み込まれているときには、ハイブリッドＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定すると共にエンジン２２が運転されているときには設定した要求トルクＴｒ＊等に基づいてエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊を設定する。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、エンジン２２が運転されているときには、要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２が効率よく運転されるよう目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定してエンジンＥＣＵ２４に送信し、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転すると共に要求トルクＴｒ＊に応じたトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。また、エンジン２２が停止されているときには、ハイブリッドＥＣＵ７０は、要求トルクＴｒ＊に応じたトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とからなる運転ポイントでエンジン２２が運転されるようエンジン２２における吸入空気量調節制御や燃料噴射制御、点火制御などの制御を行なう。また、モータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

また、実施例のハイブリッド自動車２０において、モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１およびＭＧ２のそれぞれの制御モードを回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊と制御モード設定用マップとに基づいて複数の制御モードの中から選択し、選択した制御モードに従ってモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２をスイッチング制御する。図２にモータＭＧ２の制御モードを定めるための制御モード設定用マップの一例を示す。図２の制御モード設定用マップは、回転数およびトルクが比較的小さい領域から回転数およびトルクが大きくなるにつれて、制御モードが正弦波制御モード、過変調制御モード、矩形波制御モードという順番で移行するよう予め定められている。正弦波制御モードは、三角波比較によるパルス幅変調（ＰＷＭ）制御における三角波の振幅以下の振幅で正弦波状の出力電圧指令値を生成して変換した擬似的三相交流電圧としてのＰＷＭ信号でインバータをスイッチングするものであり、過変調制御モードは、三角波の振幅を超えた振幅で正弦波状の出力電圧指令値を生成して変換した過変調電圧としてのＰＷＭ信号でインバータをスイッチングするものであり、矩形波制御モードは、トルク指令に応じた電圧位相をもつ矩形波状の電圧でインバータをスイッチングするものである。

ここで、上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、何らかの要因によりインバータ４１，４２からモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される電流が大きく変動してしまうことがあり、特に、正弦波制御モードに比して出力電圧指令に対する制御上の応答性が低い過変調制御モードや矩形波制御モードでは、こうした電流の変動幅が顕著に大きくなる。このため、モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２に印加される電流の変動量に応じて過変調制御モードまたは矩形波制御モードから強制的に正弦波制御モードに切り替えることにより、電流の変動幅が顕著に大きくなることを抑制する。例えば、インバータ４２からモータＭＧ２に印加される電流の変動を調べるために、モータＥＣＵ４０は、図示しない目標電流設定用マップを用いてトルク指令Ｔｍ２＊に対応したモータＭＧ２のｄ軸、ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定すると共にモータＭＧ２の三相コイルのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に流れる相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の総和を値０として電気角θｅ２を用いて相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２をｄ軸、ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）し、計算したｑ軸の目標電流Ｉｑ＊と電流Ｉｑとの差を差電流ΔＩｑとして計算する。そして、モータＥＣＵ４０は、差電流ΔＩｑの絶対値が所定電流Ｉｒｅｆ未満のときには制御モードを切り替えず、差電流ΔＩｑの絶対値が所定電流Ｉｒｅｆ以上のときには、制御上の応答性を高めるためにモータＭＧ２の制御モードを過変調制御モードから正弦波制御モードへ所定時間ｔ１に亘って強制的に切り替える。なお、所定電流Ｉｒｅｆは、過変調制御モードで定常的に生じる差電流ΔＩｑの上限値やこれより若干小さい電流値としてモータＭＧ２やインバータ４２の特性などに基づいて実験や解析により予め定められる。また、所定時間ｔ１は、差電流ΔＩｑの絶対値を所定電流Ｉｒｅｆ未満とするのに必要な時間としてモータＭＧ２やインバータ４２の特性などに基づいて実験や解析などにより予め定められる（例えば、１０ｍｓｅｃや十数ｍｓｅｃなど）。更に、矩形波制御モードから正弦波制御モードへの切り替えは、過変調制御モードから正弦波制御モードへの切り替えと同様に実行され、モータＭＧ１の制御モードの切り替えもモータＭＧ２の制御モードの切り替えと同様に実行されることから、これらの詳細な説明は簡単のために省略する。

上述のようなインバータ４１，４２からモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される電流の変動の要因の一つとしては、インバータ４１，４２の一部のトランジスタ（例えばＵ，Ｖ，Ｗ相の何れか１個のトランジスタ）がオフ状態（開状態）で作動しなくなるオフ異常が挙げられる。このため、モータＥＣＵ４０は、上述の制御モードの強制切替を実行した場合には、更にインバータ４１，４２にオフ異常が発生しているか否かを判定する。以下、図３等を参照しながら、インバータ４２にオフ異常が判定しているか否かを判定する手順について説明する。図３は、モータＥＣＵ４０により実行される異常判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。

図３の異常判定ルーチンの開始に際して、モータＥＣＵ４０は、まず、スリップ判定フラグＦ１の値を入力する（ステップＳ１００）。スリップ判定フラグＦ１は、例えば電子制御式油圧ブレーキユニットを制御するブレーキ用電子制御ユニット（何れも図示せず）により初期値として値０が設定され、駆動輪６３ａ，６３ｂの空転によるスリップが生じたときに値１に設定されると共に駆動輪６３ａ，６３ｂがグリップ状態になったときに値０に設定されるフラグであり、ブレーキ用電子制御ユニットから通信により入力される。ステップＳ１００の処理の後、スリップ判定フラグＦ１が値０であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。スリップ判定フラグＦ１が値０のとき、即ち、駆動輪６３ａ，６３ｂの空転によるスリップが生じていないときには、異常判定時間ｔｊの計時を開始すると共に（ステップＳ１２０）、異常判定時間ｔｊと所定時間ｔｒｅｆとを比較する（ステップＳ１３０）。ここで、所定時間ｔｒｅｆは、インバータ４２の異常判定を行なうのに必要な時間としてモータＭＧ２やインバータ４２の特性などに基づいて実験や解析などにより予め定められる（例えば、１秒や２秒など）。異常判定時間ｔｊが所定時間ｔｒｅｆ未満と判定されたときには、例えば上述の正弦波制御モードが選択されると値１に設定されると共に正弦波制御モードから過変調制御モードや矩形波制御モードに切り替えられると値０に設定される正弦波モードフラグに基づいて、上述の過変調制御モードや矩形波制御モードから正弦波制御モードへの強制切替が行なわれたか否かを判定し（ステップＳ１４０）、強制切替が行われていないと判定されたときには、ステップＳ１３０の処理に戻る。そして、過変調制御モード等から正弦波制御モードへの強制的な切り替えが再び行なわれることなく、ステップＳ１４０で異常判定時間ｔｊが所定時間ｔｒｅｆ以上に至ったと判定されたときには、計時処理を終了させ（ステップＳ１７５）、インバータ４２のオフ異常は発生していないものと判定して本ルーチンを終了する。

これに対して、ステップＳ１４０において過変調制御モードから正弦波制御モードへの強制切替が行なわれたと判定されたときには、本ルーチンが開始された時点で初期値として値１が設定される切替カウンタＣｎをインクリメントすると共に（ステップＳ１５０）、切替カウンタＣｎが所定回数Ｃｒｅｆに至ったか否かを判定する（ステップＳ１６０）。切替カウンタＣｎが所定回数Ｃｒｅｆに至っていないと判定されたときには、ステップＳ１３０の処理に戻る。一方、切替カウンタＣｎが所定回数Ｃｒｅｆに至ったと判定されたときには、計時処理を終了すると共に、インバータ４２のオフ異常が生じていると判定し（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。ここで、所定回数Ｃｒｅｆは、インバータ４２にオフ異常が生じているか否かを判定するためのものであり、モータＭＧ２やインバータ４２の特性などに基づいて前述の所定時間ｔｒｅｆと共に実験や解析などにより予め定められる（例えば、５０回や８０回、１００回など）。また、切替カウンタＣｎが所定回数Ｃｒｅｆに至ることなく、ステップＳ１３０で異常判定時間ｔｊが所定時間ｔｒｅｆ以上に至ったと判定されたときには、インバータ４２のオフ異常は発生していないものと判定して異常判定ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１１０においてスリップ判定フラグＦ１が値１と判定されたとき、即ち、即ち駆動輪６３ａ，６３ｂの空転によるスリップが生じているときには、通常時には値０に設定されると共に電圧センサ５７ａにより検出される昇圧後電圧ＶＨが単位時間内に所定量以上変化するＶＨ急変が発生すると値１に設定されるＶＨ急変フラグに基づいて当該ＶＨ急変が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１８０）。なお、所定量は、モータＭＧ２やインバータ４２の特性などに基づいて実験や解析などにより予め定められる。そして、ＶＨ急変が発生していないと判定されたときには、インバータ４２のオフ異常は発生していないものと判定して異常判定ルーチンを終了する。また、ＶＨ急変が発生していると判定されたときには、昇圧後電圧ＶＨの変動周期がモータＭＧ２に印加される相電流の一周期に概ね一致しているか否かを判定するＶＨ変動周期判定を実行してＶＨ変動周期判定フラグＦ２の値を設定する（ステップＳ１９０）。ＶＨ変動周期判定フラグＦ２は、後述するように、昇圧後電圧ＶＨの変動周期が相電流の一周期に概ね一致していると判定されないときには値０に設定されると共に、昇圧後電圧ＶＨの変動周期が相電流の一周期に概ね一致していると判定されたときには値１に設定される。ステップＳ１９０のＶＨ変動周期判定の後、ＶＨ変動周期判定フラグＦ２が値１であるか否かを判定し（ステップＳ２００）、ＶＨ変動周期判定フラグＦ２が値０であるとき、即ち、昇圧後電圧ＶＨの変動周期がモータＭＧ２に印加される相電流の一周期に概ね一致していると判定されていないときにはインバータ４２のオフ異常は発生していないものと判定して本ルーチンを終了する。一方、ＶＨ変動周期判定フラグＦ２が値１であるとき、即ち、昇圧後電圧ＶＨの変動周期がモータＭＧ２に印加される相電流の一周期に概ね一致していると判定されているときには、インバータ４２のオフ異常が生じている可能性が極めて高いことから、制御モードが頻繁に切り替えられているかを確認するために、上述のステップＳ１２０〜Ｓ１７５の処理を実行する。そして、異常判定時間ｔｊの計時開始から所定時間ｔｒｅｆが経過するまでに過変調制御モードまたは矩形波制御モードから正弦波制御モードへの切り替えが所定回数Ｃｒｅｆ以上行なわれたと判定されたときには、計時処理を終了すると共に、インバータ４２のオフ異常が生じていると判定し（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。また、過変調制御モード等から正弦波制御モードへの強制的な切り替えが再び行なわれることなく、ステップＳ１４０で異常判定時間ｔｊが所定時間ｔｒｅｆ以上に至ったと判定されたときには、計時処理を終了させ（ステップＳ１７５）、インバータ４２のオフ異常は発生していないものと判定して本ルーチンを終了する。

続いて、図４を参照しながら、ステップＳ１９０のＶＨ変動周期判定について説明する。ステップＳ１８０においてＶＨ急変が発生していると判定されると、モータＥＣＵ４０は、昇圧後電圧ＶＨの値やモータＭＧ２の電気角θｅ２といったデータを入力すると共に（ステップＳ２１０）、昇圧後電圧ＶＨが所定値以上の絶対値を持った第１ピークに至ったか否かを判定する（ステップＳ２２０）。そして、昇圧後電圧ＶＨが第１ピークに至ったと判定された時点で、モータＭＧ２の電気角θｅ２を第１電気角θｅ２１として保持する（ステップＳ２３０）。更に、モータＥＣＵ４０は、昇圧後電圧ＶＨの値やモータＭＧ２の電気角θｅ２といったデータを入力すると共に（ステップＳ２４０）、昇圧後電圧ＶＨが第１ピークの検出後における最初のピーク（第１ピークとは反対の符号をもったピーク）である第２ピークに至ったか否かを判定する（ステップＳ２５０）。そして、昇圧後電圧ＶＨが第２ピークに至ったと判定された時点で、モータＭＧ２の電気角θｅ２を第２電気角θｅ２２として保持する（ステップＳ２６０）。続いて、第１ピークから第２ピークまでの電気角θｅ２の変動量（第１電気角θｅ２１と第２電気角θｅ２２との差の絶対値）Δθｅ２を算出する（ステップＳ２７０）。ここで、昇圧後電圧ＶＨはモータＭＧ２に印加される相電流に概ね追従して変動することから、インバータ４２の何れか一個のトランジスタにオフ異常が発生しているときには、第１ピークの到来後に電気角θｅ２が相電流の半周期に相等する概ね１８０°だけ変動すると第２ピークが到来することになる。即ち、インバータ４２の何れか一個のトランジスタにオフ異常が発生しているときには、昇圧後電圧ＶＨの変動周期が相電流の一周期に概ね一致する。したがって、ステップＳ２７０の処理の後、変動量Δθｅ２が概ね１８０°程度（例えば、１７０°〜１９０°の範囲内）であるか否かを判定する（ステップＳ２８０）。そして、変動量Δθｅ２が概ね１８０°程度であるときには昇圧後電圧ＶＨの変動周期がモータＭＧ２に印加される相電流の一周期に概ね一致していると判定してＶＨ変動周期判定フラグＦ２を値１に設定し（ステップＳ２９０）、本ルーチンを終了する。また、変動量Δθｅ２が概ね１８０°程度ではないときには昇圧後電圧ＶＨの変動周期がモータＭＧ２に印加される相電流の一周期に概ね一致していないと判定してＶＨ変動周期判定フラグＦ２を値０に設定し（ステップＳ３００）、本ルーチンを終了する。なお、上述のステップＳ２１０〜Ｓ２８０の処理を複数回繰り返し実行し、ステップＳ２８０にて変動量Δθｅ２が概ね１８０°程度であると複数回判定されたときにＶＨ変動周期判定フラグＦ２を値１に設定するようにしてもよい。

図５は、モータＭＧ２の制御モードとＵ相の相電流Ｉｕ２とバッテリ５０の充放電電流Ｉｂと昇圧後電圧ＶＨとＶＨ急変判定信号と電気角θｅ２とスリップ判定信号と切替カウンタＣｎとの時間変化の様子の一例を示す。いま、モータＭＧ２を正弦波制御モードで駆動している最中に、時刻ｔ１にインバータ４２のＵ相上側のトランジスタにオフ異常が生じ、時刻ｔ２にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とトルク指令Ｔｍ２＊と図２の制御モード設定用マップとに基づいて過変調制御モードがモータＭＧ２の制御モードとして選択されたする。時刻ｔ２にインバータ４２のオフ異常が生じている状態で過変調制御モードが選択されると、過変調制御モードの制御上の応答性に起因する相電流の目標値からの乖離に加えてインバータ４２のオフ異常に起因する相電流の目標値からの乖離が重畳し、上述の差電流Ｉｑに応じて過変調制御モードから正弦波制御モードへの切り替えが行なわれやすくなる（時刻ｔ３）。そして、こうした制御モードの切り替えが強制的に行なわれた後にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とトルク指令Ｔｍ２＊とが大きく変化していないと、モータＭＧ２の制御モードは正弦波制御モードから再び過変調制御モードへ切り替えられることになる（時刻ｔ４）。インバータ４２にオフ異常が生じているときには、ここで再び正弦波制御モードへ強制的に切り替えられることになるから（時刻ｔ５）、過変調制御モードと正弦波制御モードとの切り替えが頻繁に行なわれることになる。したがって、所定時間ｔｒｅｆ内に切替カウンタＣｎが所定回数Ｃｒｅｆに至るか否か、即ち制御モードの頻繁な切り替えの有無を判定することで（時刻ｔ６）、インバータ４２のオフ異常が発生しているか否かを精度良く判定することができる。

更に、駆動輪６３ａ，６３ｂのスリップが生じているときには、図示しないブレーキ用電子制御ユニット等からの要求によりスリップを抑制するために制御モードの切り替えが行われることがあり、何ら対策を施さなければ、このようなスリップに起因した制御モードの切り替えが行われたときにインバータ４２のオフ異常が発生していると誤判定してしまう可能性がある。一方、インバータ４２等にオフ異常が発生したときにモータＭＧ２等に印加される相電流が変動すると、制御モードが過変調制御モードや矩形波制御モードであるときに昇圧後電圧ＶＨが単位時間内に所定量以上変動するＶＨ急変が発生する可能性が高い（時刻ｔ２）。また、図５に示すように、インバータ４２の何れか一個のトランジスタにオフ異常が発生しているときには、第１ピークの到来後に電気角θｅ２が相電流の半周期に相等する概ね１８０°だけ変動すると第２ピークが到来し、昇圧後電圧ＶＨの変動周期が相電流の一周期に概ね一致する。このため、実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動輪６３ａ，６３ｂの空転によるスリップが発生している場合、ＶＨ急変が発生したと判定され（ステップＳ１８０）、且つ昇圧後電圧ＶＨの変動周期がモータＭＧ２等に印加される相電流の一周期に概ね一致していると判定されたときに（ステップＳ１９０，Ｓ２００）、所定時間ｔｒｅｆ内に過変調制御モードまたは矩形波制御モードから正弦波制御モードへの切り替えが所定回数Ｃｒｅｆ以上行なわれたか否かを判定するのである（ステップＳ１２０〜Ｓ１７５）。これにより、駆動輪６３ａ，６３ｂの空転によるスリップが発生したときに当該スリップを抑制するための制御モードの切り替えが行われたとしても、このようなスリップに起因した制御モードの切り替えをインバータ４２等のオフ異常に起因するものと誤判定するのを抑制することが可能となる。従って、実施例のハイブリッド自動車２０では、スリップ発生時にもインバータ４２等のオフ異常が発生しているか否かを精度良く判定することができる。

なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、図３のステップＳ１７０においてインバータ４２等のオフ異常が生じていると判定されると、オフ異常が生じているインバータ４２等がシャットダウンされると共に、インバータ４２等のオフ異常が生じている旨が運転者に報知される。これにより、オフ異常が生じているインバータ４２等やバッテリ５０に過電流が流れるのを抑制してインバータ４２等やバッテリ５０を保護することができる。

以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動輪６３ａ，６３ｂの空転によるスリップが発生しているときには、インバータ４２等に印加される昇圧後電圧ＶＨが急変したと判定され（ステップＳ１８０）、昇圧後電圧ＶＨの変動周期がモータＭＧ２等に印加される相電流の一周期に概ね一致すると判定され（ステップＳ１９０，Ｓ２００）、且つ過変調制御モードまたは矩形波制御モードから正弦波制御モードへの切り替えが所定時間ｔｒｅｆ内に所定回数Ｃｒｅｆ以上行なわれたと判定されたときに（ステップＳ１６０）、インバータ４２等のオフ異常が生じていると判定される（ステップＳ１７０）。これにより、スリップに起因した制御モードの切り替えが行われたときにインバータ４２等のオフ異常が発生していると誤判定することを抑制し、スリップ発生時にもインバータ４２等のオフ異常をより適正に判定することができる。なお、インバータ４２等に印加される昇圧後電圧ＶＨが急変したと判定されたときには（ステップＳ１８０）、その時点でインバータ４２等のオフ異常が発生している可能性がある程度高いとみなすことができるので、図６に示すように、図３におけるステップＳ１９０およびＳ２００の処理を省略して、昇圧後電圧ＶＨが急変したと判定された時点で図３のステップＳ１２０〜Ｓ１７５の処理を実行してもよい。また、図３〜図６は、モータＭＧ２を駆動するインバータ４２に関するものであるが、モータＭＧ１を駆動するインバータ４１についても、図３〜図６のものと同様にしてオフ異常の有無を判定し得ることはいうまでもない。更に、本発明は、ハイブリッド自動車のみならず電気自動車に適用され得ることはいうまでもない。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、駆動輪に連結された駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、電動機を駆動するインバータとを備えた車両の製造産業に利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、３０ プラネタリギヤ、３２ａ リングギヤ軸、４０ モータＥＣＵ、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、５２ バッテリＥＣＵ、５５ 昇圧コンバータ、５７，５８ コンデンサ、５７ａ，５８ａ 電圧センサ、７０ ハイブリッドＥＣＵ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (2)

1. 駆動輪に連結された駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電動機を駆動するインバータと、前記インバータを介して前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、前記インバータに印加される電圧を検出する電圧検出手段と、前記電動機に印加される電流を検出する電流検出手段と、パルス幅変調による正弦波電圧を用いて前記電動機を駆動する正弦波制御モードと前記正弦波電圧より変調率が高い過変調電圧を用いて前記電動機を駆動する過変調制御モードと矩形波電圧を用いて前記電動機を駆動する矩形波制御モードとのうちのいずれかを用いて前記電動機を駆動制御する制御手段と、を備える車両であって、
   前記過変調制御モードまたは前記矩形波制御モードで前記電動機が駆動制御されているときに前記電動機のトルク指令に応じて得られる前記電動機に印加すべき目標電流と前記検出された電流との差電流が所定電流以上に至ったときには前記過変調制御モードまたは前記矩形波制御モードから前記正弦波制御モードへ切り替える制御モード切替手段と、
   前記電圧検出手段により検出された電圧が単位時間内に所定量以上変化したときに電圧急変が発生したと判定する電圧急変判定手段と、
   前記駆動輪の空転によるスリップが発生したと判定されていないときには前記制御モード切替手段による前記過変調制御モードまたは前記矩形波制御モードから前記正弦波制御モードへの切り替えが所定時間内に所定回数以上行なわれたときに前記インバータの一部のスイッチング素子がオフ状態で作動しなくなるオフ異常が生じていると判定すると共に、前記駆動輪の空転によるスリップが発生したと判定されているときには前記電圧急変判定手段により前記電圧急変が発生したと判定され且つ前記制御モード切替手段による前記過変調制御モードまたは前記矩形波制御モードから前記正弦波制御モードへの切り替えが所定時間内に所定回数以上行なわれたときに前記インバータの一部のスイッチング素子がオフ状態で作動しなくなるオフ異常が生じていると判定する異常判定手段と、
   を備える車両。
2. 請求項１に記載の車両において、
   前記電圧急変判定手段により前記電圧急変が発生したと判定されたときに、前記電圧検出手段により検出される電圧の変動周期が前記電動機に印加される相電流の一周期に概ね一致するか否かを判定する電圧変動周期判定手段を更に備え、
   前記異常判定手段は、前記駆動輪の空転によるスリップが発生したと判定されているときには前記電圧急変判定手段により前記電圧急変が発生したと判定され且つ前記電圧変動周期判定手段により前記電圧検出手段により検出される電圧の変動周期が前記相電流の一周期に概ね一致すると判定され且つ前記制御モード切替手段による前記過変調制御モードまたは前記矩形波制御モードから前記正弦波制御モードへの切り替えが所定時間内に所定回数以上行なわれたときに前記インバータの一部のスイッチング素子がオフ状態で作動しなくなるオフ異常が生じていると判定する手段である車両。

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