JP2015019561A - 車載用電動機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の衝突後において、モータの制御のロバスト性を高めることができる車載用電動機制御装置を提供する。
【解決手段】ＣＰＵ・制御回路６５は、高電圧部に印加された平滑コンデンサ電圧から生成された電源電圧に基づいて動作する。また、ＣＰＵ・制御回路６５は、車両の衝突が発生したことによりモータ６４の回転数が低下すると共に平滑コンデンサ電圧が低下した場合、還流モードと回生モードとを交互に切り替える。還流モードはスイッチング素子群６３とモータ６４との間で電流を還流させることにより平滑コンデンサ電圧を低下させるモードであり、回生モードはモータ６４からスイッチング素子群６３を介して入力コンデンサ６２及び平滑コンデンサ５０に電流を流すことにより平滑コンデンサ電圧を上昇させるモードである。これにより、ＣＰＵ・制御回路６５は自身が動作可能な電源電圧を維持する。
【選択図】図２

Description

従来より、車両の衝突時に電動機を脱調させることで車両の安全性を確保するように構成された制御装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的には、制御装置は、車両の衝突が検出された場合、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モータにおいて脱調が発生する周波数に設定する。そして、制御装置は、インバータの入力側に接続されたコンデンサの電力が交流モータで消費されるようにインバータを制御する。これにより、電動機を成り行きで停止させていた。

特開２０１０−１８３６７６号公報

しかしながら、上記従来の技術では、車両の衝突時に、電動機の停止前のモータの駆動状態や回転数等によってモータの惰性回転が長時間継続してしまうことや、モータの逆回転が発生してコンデンサ側へ電力の回生が発生してしまうこと等の問題がある。このため、車両の衝突時に、モータの回転によって充電されるコンデンサ電圧を早く所定電圧まで下げられない可能性がある。したがって、早く車両の安全性を確保したいという要望を満たすことができない可能性がある。

本発明は上記点に鑑み、車両の衝突後において、モータの制御のロバスト性を高め、早く車両の安全性を確保することができる車載用電動機制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、スイッチング素子群（６３）を駆動することによってモータ（６４）を回転させることにより、スイッチング素子群（６３）の入力側に接続されたコンデンサ（５０、６２）を備え、コンデンサ（５０、６２）にコンデンサ電圧を充電する車載用電動機制御装置であって、以下の点を特徴としている。

まず、コンデンサ電圧が印加される高電圧部と、外部からコンデンサ電圧よりも低い外部電圧が印加される低電圧部と、を有し、高電圧部に印加されたコンデンサ電圧から生成された電源電圧及び低電圧部に印加された外部電圧から生成された電源電圧のいずれかに基づいて動作する制御手段（６５）を備えている。

そして、制御手段（６５）は、車両の衝突が発生したことによりモータ（６４）の回転数が低下すると共に前記コンデンサ電圧が低下した場合、スイッチング素子群（６３）を駆動することにより、当該制御手段（６５）が動作可能な電源電圧を維持することを特徴とする。

これによると、車両の衝突時に制御手段（６５）が動作可能な電源電圧を維持するように動作するので、車両の衝突後も制御手段（６５）によるスイッチング素子群（６３）の制御を継続して行うことができる。したがって、車両の衝突後において、モータ（６４）の制御のロバスト性を高めることができ、ひいては早く車両の安全性を確保することができる。

また、請求項１３に記載の発明では、コンデンサ電圧が印加される高電圧部と、外部装置（７０）からコンデンサ電圧よりも低い外部電圧が印加される低電圧部と、を有し、低電圧部に印加された外部電圧から生成された電源電圧に基づいて動作する制御手段（６５）を備えている。

そして、制御手段（６５）は、車両の衝突が発生したことによりモータ（６４）の回転数が低下すると共にコンデンサ電圧が低下した場合、スイッチング素子群（６３）とモータ（６４）との間で電流を還流させることによりコンデンサ電圧を低下させるようにスイッチング素子群（６３）を駆動することを特徴とする。

これによると、車両の衝突が起こったとしても制御手段（６５）は外部装置（７０）から供給された外部電圧によって動作するので、車両の衝突後も制御手段（６５）によってコンデンサ（５０、６２）を放電し続けることができる。したがって、モータ（６４）の制御のロバスト性を高めることができ、ひいては早く車両の安全性を確保することができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係るシステム全体の回路図である。 図１に示されたＣＰＵ・制御回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 スイッチング素子群を還流モードで制御したときの電流経路を示した回路図である。 スイッチング素子群を回生モードで制御したときの電流経路を示した回路図である。 モータの回転が停止している場合のＣＰＵ・制御回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 第４実施形態におけるＣＰＵ・制御回路の動作の内容を示したフローチャートである。 第４実施形態において、モータの誘起電圧と衝突判定電圧（Ｖ１）とを示したフローチャートである。 弱め界磁停止制御を説明するための図であり、モータの電流と誘起電圧との関係を示した図である。 本発明の第５実施形態に係るシステム全体の回路図である。 図９に示された電動機が車両に搭載される位置を示した図である。 車両に高電圧配線が取り回された模式図である。 図９に示されたシステムにおいて高電圧配線のみが切断されるケースをしめした図である。 図９に示されたシステムにおいて低電圧配線のみが切断されるケースを示した図である。 図９に示されたシステムにおいて高電圧配線と低電圧配線との両方が切断されるケースを示した図である。 第５実施形態におけるＣＰＵ・制御回路の動作の内容を示したフローチャートである。 第５実施形態において、車両衝突後の放電制御の一例を示したタイミングチャートである。 第５実施形態において、車両衝突後の放電制御の一例を示したタイミングチャートである。 第６実施形態において、ＣＰＵ・制御回路の制御内容を示したフローチャートである。 第７実施形態において、ＣＰＵ・制御回路の制御内容を示したフローチャートである。 第８実施形態において、ＣＰＵ・制御回路の制御内容を示したフローチャートである。 第９実施形態において、ＣＰＵ・制御回路の制御内容を示したフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る車載用電動機制御装置は、車載用電動コンプレッサの電動機の制御回路に適用される。

図１に示されるように、本実施形態に係るシステムは、高電圧バッテリ１０、システムメインリレー２０と、放電用スイッチ３０、放電用抵抗４０、平滑コンデンサ５０、電動機６０、及び上位ＥＣＵ７０（Electrical Control Unit）を含んでいる。

高電圧バッテリ１０は、電動機６０を駆動するための直流電源である。高電圧バッテリ１０が発生させる電圧は車両毎に異なっている。本実施形態では、例えば３００Ｖ程度である。

システムメインリレー２０は、電動機６０に高電圧を印加するときに電動機６０に突入電流が流れないようにするための機能を有している。このため、システムメインリレー２０は、高電圧バッテリ１０の正極に接続されたスイッチ２１と、高電圧バッテリ１０の負極に接続されたスイッチ２２と、を有している。

また、システムメインリレー２０はスイッチ２３及び抵抗２４を有している。これらスイッチ２３及び抵抗２４の直列接続がスイッチ２２に並列に接続されている。例えば上位ＥＣＵ７０によってシステムの異常状態が検知された場合に各スイッチ２１〜２３は上位ＥＣＵ７０によって遮断される。

放電用スイッチ３０及び放電用抵抗４０は、電動機６０や平滑コンデンサ５０に蓄積された余分な電力を放電させる役割を果たすものである。すなわち、放電用スイッチ３０がオンされると、放電用抵抗４０に電流が流れることで余分な電力を熱に変換して消費させる。放電用スイッチ３０は、上位ＥＣＵ７０によって制御される。

平滑コンデンサ５０は、高電圧バッテリ１０から印加される電圧のうち高電圧範囲で電気を充電し、高電圧バッテリ１０から印加される電圧のうち低電圧範囲で電気を放電するコンデンサである。これにより、平滑コンデンサ５０は電動機６０に印加する電圧を平滑にする役割を果たす。平滑コンデンサ５０は放電用スイッチ３０及び放電用抵抗４０の直列接続に対して並列に接続されている。また、平滑コンデンサ５０は車両駆動用インバータに設けられている。

電動機６０は、車両に搭載された図示しない圧縮機構を駆動するための駆動手段である。圧縮機構は、例えば冷凍サイクル等に適用される。この電動機６０は、コイル６１、入力コンデンサ６２、スイッチング素子群６３、モータ６４、及びＣＰＵ・制御回路６５を備えている。

コイル６１はシステムメインリレー２０のスイッチ２１とスイッチング素子群６３のハイ側とを接続している。入力コンデンサ６２は、高電圧バッテリ１０に並列に接続されている。コイル６１及び入力コンデンサ６２は、高電圧バッテリ１０から電動機６０に入力されるサージ電圧を吸収することによりスイッチング素子群６３を保護する役割を果たす。

スイッチング素子群６３は、高電圧バッテリ１０の直流電圧を交流電圧に変換するように構成され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の交流の電圧及び電流を発生させて高電圧のモータ６４を駆動する回路部である。スイッチング素子群６３は、いわゆるインバータである。スイッチング素子群６３は、Ｕ相アーム６３ａと、Ｖ相アーム６３ｂと、Ｗ相アーム６３ｃと、を備えている。これら各アーム６３ａ〜６３ｃは、電源ラインとグランドラインとの間に並列に接続されている。

各アーム６３ａ〜６３ｃは直列に接続された２つのスイッチング素子６３ｄで構成され、各スイッチング素子６３ｄ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素子６３ｅがそれぞれ接続されている。また、各アーム６３ａ〜６３ｃの中間点は、モータ６４の各相コイルの各相端に接続されている。なお、各スイッチング素子６３ｄは例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であり、各ダイオード素子６３ｅはＦＷＤ（Free Wheeling Diode）である。

モータ６４は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成された高電圧用のものである。モータ６４のＵ相コイルの他端がスイッチング素子群６３のＵ相アーム６３ａの各スイッチング素子６３ｄの中間点に接続されている。Ｖ相コイル及びＷ相コイルについても同様である。これにより、モータ６４はスイッチング素子群６３から供給される３相電力に基づいて動作する。モータ６４は、図示しない連結機構を介して圧縮機構に連結されている。圧縮機構は、モータ６４によって駆動されることにより例えば冷媒を圧縮する。

ＣＰＵ・制御回路６５は、上位ＥＣＵ７０からの指令や要求に応じてスイッチング素子群６３の各スイッチング素子６３ｄを動作させる回路部である。ＣＰＵ・制御回路６５は、図示しない高電圧部及び低電圧部を有している。

高電圧部は、図示しない電圧センサによってインバータへの入力電圧をモニタし、モータ６４が所定のトルクを出力するようにスイッチング素子群６３を駆動する回路部である。このため、高電圧部は、モータ６４を駆動するために必要な電動機６０の入力電圧や電流の検出、スイッチング信号の出力、及び各種制御演算等を実行する。また、本実施形態では、高電圧部はインバータの入力電圧を降圧して低電圧系駆動電源を生成する。これにより、ＣＰＵ・制御回路６５は電源電圧を確保することができ、動作可能となる。

低電圧部は、高電圧部とは動作電圧が異なるＣＰＵ、メモリ、処理回路、発振器等の低電圧部品を動作させる回路部である。例えば、この低電圧部が上位ＥＣＵ７０との間で通信を行う。

さらに、ＣＰＵ・制御回路６５は、車両の衝突が発生した場合、平滑コンデンサ５０や入力コンデンサ６２に充電された充電電圧を所定時間内に所定電圧まで下げる放電機能を有している。放電機能は、ＣＰＵ・制御回路６５の電源電圧を確保するため、インバータの入力電圧が所定電圧未満であり、かつ、ＣＰＵ・制御回路６５の動作が可能な動作下限電圧以上となるように、ＣＰＵ・制御回路６５がスイッチング素子群６３を制御する機能である。これにより、ＣＰＵ・制御回路６５は車両の衝突後も電動機６０の制御が可能になっている。「所定電圧」は、例えば車両の安全を確保するための上限電圧に設定される。

上位ＥＣＵ７０は、車両に搭載されたエンジンＥＣＵやエアコンＥＣＵ等のＥＣＵである。上位ＥＣＵ７０は通信線を介して電動機６０のＣＰＵ・制御回路６５に接続されている。そして、上位ＥＣＵ７０はＣＰＵ・制御回路６５との間でエンジン制御やエアコン制御に必要な情報のやりとりを行う。以上が、本実施形態に係る電動機６０を含んだシステムの全体構成である。

次に、ＣＰＵ・制御回路６５の具体的な制御について、図２〜図５を参照して説明する。まず、電動機６０のモータ６４はＣＰＵ・制御回路６５のスイッチング素子群６３の制御によって所定の回転数で動作する。この場合、例えばモータ６４の回転数が８６００ｒｐｍ、モータ６４の誘起電圧が２８８Ｖ、低電圧系駆動電源がＯＮ、平滑コンデンサ電圧（入力コンデンサ電圧）の電圧が２８８Ｖとなっている。図２において、「インバータ動作」は、電動機６０におけるスイッチング素子群６３の動作状態を表している。

なお、「誘起電圧」は、電動機６０のモータ６４の誘起電圧を表している。電動機６０に使用されるモータ６４は、回転すると磁界を発生し、その磁界によってモータ６４のコイルに逆起電力が発生し、その逆起電力が誘起電圧としてモータのＵＶＷ端子間に発生する。また、「低電圧系駆動電源」は、ＣＰＵ・制御回路６５に電源が供給される状態を「ＯＮ」、供給されない状態を「ＯＦＦ」としている。本実施形態では、４２Ｖを下回るとＣＰＵ・制御回路６５がＯＦＦする。さらに、「平滑コンデンサ電圧（入力コンデンサ電圧）」は、インバータへの入力電圧である入力コンデンサ６２や平滑コンデンサ５０のコンデンサ電圧である。「低電圧系駆動電源」は、このコンデンサ電圧から降圧して生成している。

ここで、通常、車両の全てのコンデンサが満充電され、放電制御開始後に新たに充電されることがない前提で、所定時間内に放電が完了するように、放電用抵抗４０の抵抗値及び許容電力が設定されている。

そして、図２の時点Ｔ１０で車両の衝突が発生したとする。この後、「放電制御」が実施される。放電制御は、システムメインリレー２０がＯＦＦされてから、放電用抵抗４０で入力コンデンサ６２や平滑コンデンサ５０に蓄えられた電力を熱に変換して消費する制御である。車両では、「衝突発生」から少し遅れた時点Ｔ１１から、ＣＰＵ・制御回路６５の放電制御が開始される。なお、時点１０から時点Ｔ１１までの時間は車両毎に異なる。

時点Ｔ１１から平滑コンデンサ電圧が低下し始め、時点Ｔ１２で平滑コンデンサ電圧がモータ制御可能な下限電圧（例えば１００Ｖ）に達する。時点Ｔ１２までは、ＣＰＵ・制御回路６５にモータ制御可能な下限電圧が印加されているので、平滑コンデンサの電圧が低下したとしても１００Ｖを下回る直前まではＣＰＵ・制御回路６５は通常動作を継続する。

時点Ｔ１２を過ぎると、平滑コンデンサ電圧がモータ制御可能な下限電圧を下回る。これにより、ＣＰＵ・制御回路６５はモータ６４の制御が難しくなる。したがって、ＣＰＵ・制御回路６５は、所定時間内に平滑コンデンサ電圧を所定電圧である６０Ｖ以下にするため、図３に示された還流モード（Ａ）でスイッチング素子群６３を制御する。還流モード（Ａ）は、スイッチング素子群６３とモータ６４との間で電流を還流させることにより平滑コンデンサ電圧を低下させるモードである。

具体的には、ＣＰＵ・制御回路６５は、各アーム６３ａ〜６３ｃの上アームの各スイッチング素子６３ｄをＯＦＦし、各アーム６３ａ〜６３ｃの下アームの各スイッチング素子６３ｄをＯＮする。これにより、スイッチング素子群６３とモータ６４との間で電流が流れるので、入力コンデンサ６２や平滑コンデンサ５０に電流が流れ込まない。このため、入力コンデンサ６２及び平滑コンデンサ５０は充電されずに放電を行う。したがって、平滑コンデンサ電圧は継続して低下し、所定時間内に所定電圧である６０Ｖを下回る。ＣＰＵ・制御回路６５は４２Ｖ以上で動作するので、時点Ｔ１２を経過しても低電圧系駆動電源はＯＮの状態を継続する。

なお、時点Ｔ１１から時点Ｔ１２までの通常動作では電動機６０の回転数及びモータ６４の誘起電圧は成り行きで低下する。一方、時点Ｔ１２後の還流モードでは電動機６０の回転数及びモータ６４の誘起電圧はＣＰＵ・制御回路６５によって制御されるので、時点Ｔ１２後は電動機６０の回転数及びモータ６４の誘起電圧は所定のレートで低下する。

そして、時点Ｔ１３では、平滑コンデンサ電圧は動作下限電圧に達する。平滑コンデンサ電圧が動作下限電圧を下回ると、ＣＰＵ・制御回路６５が電源電圧を維持できずに動作不能になる。ＣＰＵ・制御回路６５は、平滑コンデンサ電圧を動作下限電圧である４２Ｖ以上に維持するため、図４に示された回生モード（Ｂ）でスイッチング素子群６３を制御する。回生モード（Ｂ）は、モータ６４からスイッチング素子群６３を介して入力コンデンサ６２及び平滑コンデンサ５０に電流を流して充電させることによりコンデンサ電圧を上昇させるモードである。

具体的には、ＣＰＵ・制御回路６５は、各アーム６３ａ〜６３ｃのうちＵ相の上アームのスイッチング素子６３ｄをＯＮし、下アームのスイッチング素子６３ｄをＯＦＦする。また、ＣＰＵ・制御回路６５は、各アーム６３ａ〜６３ｃのうちＶ相及びＷ相の上アームのスイッチング素子６３ｄをＯＦＦし、下アームのスイッチング素子６３ｄをＯＮする。このように、本実施形態では、ＣＰＵ・制御回路６５は、還流モード（Ａ）と回生モード（Ｂ）との切り替えを、Ｕ相アーム６３ａを構成する各スイッチング素子６３ｄのＯＮ／ＯＦＦの切り替えで行う。

回生モード（Ｂ）への切り替えにより、モータ６４の逆起電力で入力コンデンサ６２及び平滑コンデンサ５０が充電される。したがって、図２に示されるように、時点Ｔ１３後の平滑コンデンサ電圧は所定のレートで上昇する。回生モード（Ｂ）における平滑コンデンサ電圧の上昇レートが還流モード（Ａ）における平滑コンデンサ電圧の下降レートよりも大きいのは、ＣＰＵ・制御回路６５が還流モード（Ａ）で平滑コンデンサ電圧を使って動作しているからである。

時点Ｔ１４では、平滑コンデンサ電圧が所定電圧に達する。このため、ＣＰＵ・制御回路６５は、スイッチング素子群６３を還流モード（Ａ）で制御する。この後、時点Ｔ１５では平滑コンデンサ電圧が動作下限電圧に達するので、ＣＰＵ・制御回路６５はスイッチング素子群６３を回生モード（Ｂ）で制御する。なお、時点Ｔ１６では時点Ｔ１４と同じ動作が行われ、時点Ｔ１７では時点Ｔ１５と同じ動作が行われる。

そして、時点Ｔ１８では、衝突後から所定時間が経過する。所定時間は、車両の安全を確保できる時間であり、例えば数秒である。この時点Ｔ１８では既に平滑コンデンサ電圧は所定電圧以下になっている。上述のように、スイッチング素子群６３の制御が始まった時点Ｔ１１から時点Ｔ１８までが放電制御実施区間に該当する。所定時間経過後は「放電制御」が終了しているので、放電用抵抗４０の過熱や焼損は発生しない。

放電制御実施区間が経過した後の時点Ｔ１９から時点Ｔ２０まで、ＣＰＵ・制御回路６５は平滑コンデンサ電圧が動作下限電圧以上であって所定電圧未満となるように、すなわち４２Ｖ以上６０Ｖ未満を維持するようにスイッチング素子群６３を制御して還流モード（Ａ）と回生モード（Ｂ）とを交互に切り替える。これにより、ＣＰＵ・制御回路６５は当該ＣＰＵ・制御回路６５が動作可能な電源電圧を維持する。また、モータ６４の回転数及びモータ６４の誘起電圧が低下していく。

時点Ｔ２０後、ＣＰＵ・制御回路６５は回生モード（Ｂ）に切り替える。しかしながら、時点Ｔ２１でモータ６４の誘起電圧が６０Ｖを下回る。ＣＰＵ・制御回路６５が回生モード（Ｂ）を継続しても、電動機６０の回転数の低下によりモータ６４の誘起電圧が６０Ｖを下回ると、入力コンデンサ６２や平滑コンデンサ５０の充電を続けても平滑コンデンサ電圧の低下が継続する。このため、時点Ｔ２１後は入力コンデンサ６２及び平滑コンデンサ５０を６０Ｖ以上に充電することはできないので、平滑コンデンサ電圧は所定電圧である６０Ｖ未満となる。したがって、平滑コンデンサ電圧は所定電圧まで上昇せずにモータ６４の誘起電圧の低下と共に低下していく。

続いて、時点Ｔ２２では、電動機６０の回転数が所定の回転数に達し、モータ６４の誘起電圧が４２Ｖを下回る。すなわち、平滑コンデンサ電圧が動作下限電圧未満となる。このため、ＣＰＵ・制御回路６５は電源電圧を確保できずに動作不能となり、低電圧系駆動電源がＯＦＦする。この時点Ｔ２２後は電動機６０も停止する。こうして、ＣＰＵ・制御回路６５の制御は終了する。

次に、もともと電動機６０が動作していない場合、すなわちモータ６４の回転が停止していた場合について説明する。図５に示されるように、車両の衝突前では、システムメインリレー２０はＯＮしているので、ＣＰＵ・制御回路６５は高電圧バッテリ１０の電圧を降圧することにより動作する。したがって、低電圧系駆動電源はＯＮになっている。また、モータ６４は回転していないので、電動機６０の回転数は０ｒｐｍであり、モータ６４の誘起電圧は０Ｖである。もちろん、スイッチング素子群６３の制御も停止している（図５の「ＳＷ停止中」）。

そして、時点Ｔ２３で車両の衝突が発生したとする。ＣＰＵ・制御回路６５は、時点Ｔ２４から放電制御実施区間が開始し、放電制御がスタートする。すなわち、システムメインリレー２０がＯＦＦされ、入力コンデンサ６２及び平滑コンデンサ５０への電源供給が停止する。このため、平滑コンデンサ電圧は所定のレートで低下し、所定電圧である６０Ｖ未満となる。

時点Ｔ２５では、平滑コンデンサ電圧が動作下限電圧未満となる。したがって、低電圧系駆動電源がＯＦＦし、ＣＰＵ・制御回路６５は動作不能となる。もちろん、インバータも停止する。また、時点Ｔ２６では、放電制御実施区間が終了し、所定時間が経過する。この時点で平滑コンデンサ電圧は０Ｖとなる。

上記の場合は入力コンデンサ６２及び平滑コンデンサ５０の充電電圧を放電用抵抗４０で放電するため、モータ６４の回転が停止している場合は所定時間内に平滑コンデンサ電圧が所定電圧未満となるような仕様の放電用抵抗４０が採用される。

以上説明したように、本実施形態では、車両の衝突後、ＣＰＵ・制御回路６５は還流モード（Ａ）と回生モード（Ｂ）とを交互に切り替ることが特徴となっている。これにより、ＣＰＵ・制御回路６５は動作可能な電源電圧を維持することができる。したがって、ＣＰＵ・制御回路６５は車両の衝突後もスイッチング素子群６３を駆動することができるので、入力コンデンサ６２及び平滑コンデンサ５０の放電に要する時間や平滑コンデンサ電圧のロバスト性を保つことができる。

また、放電制御開始後にモータ６４からの回生によって入力コンデンサ６２及び平滑コンデンサ５０が充電されるが、還流モード（Ａ）への切り替えにより平滑コンデンサ電圧を低下させることができる。このため、例えば北米の車両の衝突時の高電圧の法規に「ＦＭＶＳＳ３０５」というものがあり、「衝突から５秒以内に６０Ｖ以下」にするという条件を満足することができる。

すなわち、回生モード（Ｂ）を維持すると、平滑コンデンサ電圧が上がりすぎて法規等に抵触するので、平滑コンデンサ電圧が所定電圧（ＦＭＶＳＳ法規に従うと６０Ｖ）に達したら回生モード（Ｂ）から還流モード（Ａ）に切り替える。こうして、平滑コンデンサ電圧が必要以上に上がらないように制御する。以後、還流モード（Ａ）と回生モード（Ｂ）とを繰り返し、６０Ｖ未満で低電圧系駆動電源がＯＦＦしない平滑コンデンサ電圧を維持することにより、モータ６４からの回生による電圧上昇を防止し、ロバスト性の高い安全な電動機６０の制御を行うことができる。この制御は、車両の衝突によってシステムメインリレー２０と電動機６０との間のワイヤハーネスが切断されたとしても、ＣＰＵ・制御回路６５が単独で行うことができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、入力コンデンサ６２及び平滑コンデンサ５０が特許請求の範囲の「コンデンサ」に対応し、ＣＰＵ・制御回路６５が特許請求の範囲の「制御手段」に対応する。また、平滑コンデンサ電圧が特許請求の範囲の「コンデンサ電圧」に対応し、上位ＥＣＵ７０が特許請求の範囲の「外部装置」に対応する。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、ＣＰＵ・制御回路６５は、上位ＥＣＵ７０との通信によって供給される１２Ｖ程度の電圧に基づいて動作する構成となっている。ＣＰＵ・制御回路６５は、低電圧部で自身が動作するための電源電圧を生成して動作する。

このような構成において、車両の衝突が発生した場合、ＣＰＵ・制御回路６５は平滑コンデンサ電圧を所定電圧以下に維持できるように、還流モード（Ａ）を維持する。すなわち、入力コンデンサ６２及び平滑コンデンサ５０の充電電圧を継続して放電させる。言い換えると、ＣＰＵ・制御回路６５は高電圧部によって自身が動作するための電源電圧を生成していないので、回生モード（Ｂ）を実施して平滑コンデンサ電圧を動作下限電圧以上に維持する必要がない。

本実施形態では、スイッチング素子群６３の下アームに電流が集中するので、スイッチング素子群６３としてより冷却可能な構造もしくは大電流に耐えうるパワーデバイスを採用することが好ましい。

以上により、入力コンデンサ６２や平滑コンデンサ５０側へのモータ６４の誘起電圧による回生を防止することができる。なお、車両の衝突時にＣＰＵ・制御回路６５と上位ＥＣＵ７０との間の通信線は切断されないとする。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、上位ＥＣＵ７０は車両の衝突の検出機能と、車両が衝突したことを示す衝突信号の送信機能を有するように構成されている。したがって、上位ＥＣＵ７０は車両の衝突を検出し、これに伴って衝突信号をＣＰＵ・制御回路６５に送信する。

また、ＣＰＵ・制御回路６５は、車両の衝突発生時に上位ＥＣＵ７０から衝突信号を受信する。これにより、ＣＰＵ・制御回路６５は、当該ＣＰＵ・制御回路６５が動作可能な電源電圧を維持するための制御を開始する。すなわち、ＣＰＵ・制御回路６５は、より正確に還流モード（Ａ）の制御を開始することができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、モータ６４の誘起電圧が所定の低下レートで低下した場合、それに応じてモータ６４の回転数を減少させ、弱め界磁領域を抜けるように制御することが特徴となっている。ここで、「弱め界磁領域の制御」とは、車両の衝突前において、モータ６４の高速回転時にモータ６４に発生する誘起電圧を低下させるように、界磁が発生させる磁界を弱める制御である。

電動機６０が最大電力制御を行う弱め界磁領域で運転している場合、モータ６４の高回転域でインバータ制御を停止すると、惰性で回転しているモータ６４で入力電圧より高い誘起電圧が発生し、この誘起電圧が入力コンデンサ６２側へ回生する。このため、入力コンデンサ６２や平滑コンデンサ５０が充電される。

そこで、図６に示されるように、モータ６４の仕様下限電圧（１００Ｖ）よりも高い電圧閾値（例えば１５０Ｖ）を衝突判定電圧Ｖ１として設定する。そして、所定以上の下降レートでモータ６４の誘起電圧が低下していると共にモータ６４の誘起電圧が衝突判定電圧Ｖ１を下回った場合、弱め界磁領域を脱するようにモータ６４の回転数を低下させる。これにより、「回生モード」時の入力電圧のバッテリ電圧以上の電圧上昇を防止することができる。

なお、図６において、モータ６４の誘起電圧は仕様下限電圧（Ｖ０）と仕様上限電圧との間にある。仕様下限電圧は、モータ制御可能な下限電圧（例えば１００Ｖ）である。仕様上限電圧は、例えば高電圧バッテリ１０の電源電圧である。

具体的に、ＣＰＵ・制御回路６５は図７に示されたフローチャートに従って制御を行う。まず、ステップ１００では、モータ６４の誘起電圧の下降レートが算出される。下降レートは、例えば図８に示されたモータ６４の誘起電圧の傾きから算出される。

ステップ１１０では、ステップ１００で算出された下降レートが所定値以上であるか否かが判定される。モータ６４の誘起電圧の下降レートが所定値以上ではない場合、本フローチャートは終了する。すなわち、衝突後は第１実施形態と同様に還流モードと回生モードの切り替えを繰り返す制御が行われる。一方、ステップ１１０でモータ６４の誘起電圧の下降レートが所定値以上であると判定されると、ステップ１２０に進む。

ステップ１２０では、衝突判定電圧がＶ１未満であるか否かが判定される。ステップ１２０において、モータ６４の誘起電圧が衝突判定電圧Ｖ１以上であると判定された場合、本フローチャートは終了し、第１実施形態と同様の制御が行われる。一方、ステップ１２０で衝突判定電圧がＶ１未満であると判定されると、ステップ１３０に進む。

ステップ１３０では、弱め界磁停止制御が行われる。すなわち、図６に示されるように、モータ６４の誘起電圧が下がっていくと、電流を増やしながら出力が一定に維持されようとするが、この制御が停止される。このモータ６４の誘起電圧の低下に伴ってモータ６４の回転数が短時間に小さくなる。言い換えると、モータ６４の誘起電圧の下降レートが上がるので、本実施形態では例えば図２の時点Ｔ１１から時点Ｔ１２までの時間が短縮される。したがって、より早く還流モードと回生モードを繰り返す制御が開始され、第１実施形態よりも早くモータ６４の誘起電圧が小さくなる。

以上のように、車両の衝突後にモータ６４の誘起電圧が所定のレートで低下した場合はＣＰＵ・制御回路６５によって弱め界磁制御を停止することができる。これにより、入力コンデンサ６２及び平滑コンデンサ５０に余分な充電が行われないようにすることができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、主に上記各実施形態と異なる部分について詳しく説明する。本実施形態では、車両の衝突が発生した後、コンデンサ電圧を早く所定電圧まで低下させるために複数の放電手段を備えたことが特徴となっている。

図９に示されるように、本実施形態に係るシステムでは、高電圧バッテリ１０、システムメインリレー２０、平滑コンデンサ５０、電気装置５１、電動機６０、ＣＰＵ・制御回路６５、上位ＥＣＵ７０、及び圧縮部８０を含んでいる。

なお、圧縮部８０は、電動機６０を構成するモータ６４によって駆動される圧縮機構である。圧縮部８０は連結部８１を介してモータ６４に連結されている。また、図９において各構成を繋ぐ実線は電力線を示し、矢印付きの実線は信号線を示している。

システムメインリレー２０は、スイッチ２１と、スイッチ２２、スイッチ２３、及び抵抗２４とが高電圧バッテリ１０の正極側と負極側とで入れ替わっている。このような接続においても、システムメインリレー２０は、電動機６０に高電圧を印加するときに突入電流が流れないようにする機能を持ち、異常状態が検知された場合には上位ＥＣＵ７０によって切断される機能は上記各実施形態を同じである。

平滑コンデンサ５０は、上記各実施形態で示された平滑コンデンサ５０と同じものである。電気装置５１は、平滑コンデンサ５０の近辺を分岐点とする他の装置である。電気装置５１は、例えば、車両走行用インバータ、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ、高電圧ヒータ等である。

電動機６０は、コイル６１、入力コンデンサ６２、放電用スイッチ６６、放電用抵抗６７、スイッチング素子群６３、及びモータ６４を備えている。放電用スイッチ６６は、ＣＰＵ・制御回路６５によって制御されることで放電用抵抗６７に電流を流すことにより余分な電力を熱に変換して消費させる役割を果たす。

ＣＰＵ・制御回路６５は、マイクロコンピュータ６５ａ（以下、マイコン６５ａという）、駆動ドライバ６５ｂ、通信回路部６５ｃ、絶縁トランス電源部６５ｄ、及び絶縁通信部６５ｅを備えている。

マイコン６５ａは、上位ＥＣＵ７０との通信、スイッチング素子群６３への駆動信号の出力、及び各種検出信号をＡ／Ｄ変換して入力する等の機能を有している。

駆動ドライバ６５ｂは、マイコン６５ａからの駆動信号に基づいてスイッチング素子群６３の各スイッチング素子６３ｄを動作させるためのスイッチング信号を生成するものである。

通信回路部６５ｃは、マイコン６５ａが上位ＥＣＵ７０との間で通信を行うための回路である。通信回路部６５ｃは、シリアル通信、ＬＩＮ通信、ＣＡＮ通信等の通信方式での通信が可能になっている。

絶縁トランス電源部６５ｄは、駆動ドライバ６５ｂやマイコン６５ａを動作させるための電源を生成するものである。具体的に、絶縁トランス電源部６５ｄは、高電圧バッテリ１０によって生成される高電圧または低電圧の電源７１によって生成される低電圧を入力して、駆動ドライバ６５ｂやマイコン６５ａを動作させるための電源を生成する。絶縁トランス電源部６５ｄとして、例えばトランス型の電圧変換器が用いられる。

絶縁通信部６５ｅは、通信回路部６５ｃとマイコン６５ａとを電気的に絶縁して通信するための絶縁通信手段である。絶縁通信部６５ｅとして、例えばフォトカプラや半導体アイソレータが用いられる。

ここで、マイコン６５ａ、駆動ドライバ６５ｂ、絶縁トランス電源部６５ｄの一部、及び絶縁通信部６５ｅの一部は高電圧側に配置されている。これらは高電圧制御装置６５ｆを構成している。一方、通信回路部６５ｃ、絶縁トランス電源部６５ｄの一部、及び絶縁通信部６５ｅの一部は低電圧側に配置されている。これらは低電圧制御装置６５ｇを構成している。高電圧制御装置６５ｆは第１実施形態の高電圧部に対応し、低電圧制御装置６５ｇは第１実施形態の低電圧部に対応している。

外部ＥＣＵ７０は、１２Ｖ等の低電圧の電源７１から電源供給を受けることによって動作可能になっている。以上が、本実施形態に係るシステムの構成である。なお、図１では、矢印の経路は信号線を示しており、信号線以外は電力線を示している。

図９に示されたシステムのうちの電動機６０は、図１０に示されるように、車両のボンネットの内側に搭載される。このように、電動機６０は車両の前方側に搭載される場合があり、電動機６０に電力を供給しているハーネスが車両衝突時に切断されるケースも考えられる。その場合、安全を確保するため、高電圧電荷を放電する必要がある。

図１１に示されるように、車両では高電圧配線が取り回されている。図１１は車両の天井側から車両を見た平面図である。車両には上述の電動機の他に走行用のモータや発電用のモータが搭載されている。また、これらを駆動する駆動装置も搭載されている。高電圧配線は、１００Ｖ〜２００Ｖに充電される充電部分、３００Ｖ〜４００Ｖ程度の電池、電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータ等に接続されている。例えば、車両の右前方に衝突が起こった場合、高電圧配線が切断してしまうことが考えられる。

具体的には、車両衝突時に、図１２に示されるように高電圧配線のみが切断されるケース、図１３に示されるように低電圧配線のみが切断されるケース、さらには図１４に示されるように高電圧配線と低電圧配線との両方が切断されるケースがある。なお、図１２〜図１４では、切断箇所を「×」で示している。

図１２に示されるケースでは、高電圧バッテリ１０や平滑コンデンサ５０から電動機６０に電力が供給されなくなるので、入力コンデンサ６２の放電は比較的速やかに実行可能である。放電効果の大きい放電制御を行うと、衝突後のコンデンサ電圧は急減少する。

また、図１３に示されるケースでは、高電圧バッテリ１０や平滑コンデンサ５０から電動機６０に電力が供給されるので、入力コンデンサ６２の放電初期では比較的遅い放電になる。

また、平滑コンデンサ５０の静電容量の大小によっては蓄積エネルギーが異なる。このため、平滑コンデンサ５０の静電容量が大きい場合には比較的速やかな放電制御を実行する必要があり、平滑コンデンサ５０の静電容量が小さい場合には、比較的緩やかな放電制御を実行する必要がある。

さらに、図１４に示されるケースでは、高電圧バッテリ１０や平滑コンデンサ５０から電力が供給されなくなるので、入力コンデンサ６２の放電は比較的速やかに実行可能である。また、図１２のケースと比較し、低電圧電源からの電力供給もなくなるので、放電開始が遅くなったり、車両制御との通信ができなくなるケースがある。

このように、車両衝突時にどの配線が切断されたかによって入力コンデンサ６２の放電の状況が異なっている。したがって、本実施形態では、車両の状態及び電動機６０の状態に応じた放電制御を行う。このため、ＣＰＵ・制御回路６５のマイコン６５ａは、図１５に示された制御内容に従って放電制御を行う。図１５に示されたフローチャートはマイコン６５ａに電源が供給されると開始し、その後は繰り返し演算が行われる。また、制御周期によりコールされて実行される。

まず、車両に衝突が発生していない場合について説明する。ステップ２００では、放電制御中であるか否かが判定される。本ステップにおける「放電制御」は、車両に衝突が発生して既に実行されている放電制御を指す。本ステップで放電制御中ではないと判定されるとステップ２１０に進む。

ステップ２１０では、衝突フラグが取得される。衝突フラグは、車両に衝突が発生した場合に上位ＥＣＵ７０で生成される。したがって、通信回路部６５ｃを介して上位ＥＣＵ７０から衝突フラグが取得される。

なお、上位ＥＣＵ７０では衝撃圧センサ等からの信号に基づいて車両の衝突の有無が判定される。また、ＣＰＵ・制御回路６５は上位ＥＣＵ７０から衝突フラグを取得するのではなく、電圧の変化等に基づいて衝突状態を検出しても良い。

ステップ２２０では、低電圧電源の電圧値が検出される。すなわち、絶縁トランス電源部６５ｄからマイコン６５ａに供給されている低電圧の値が取得される。

ステップ２３０では、コンデンサ電圧が検出される。すなわち、入力コンデンサ６２のコンデンサ電圧が取得される。以下、入力コンデンサ６２のコンデンサ電圧をＶｉとする。ここで、車両に衝突が発生していない場合にはステップ２３０が実行される度にコンデンサ電圧Ｖｉが取得される。つまり、前回のコンデンサ電圧Ｖｉ（ｎ）と今回のコンデンサ電圧Ｖｉ（ｎ−１）とが取得される。

続いて、ステップ２４０では、衝突フラグが立っているか、または、低電圧電源がＯＦＦであるか否かが判定される。「低電圧電源がＯＦＦ」とは、絶縁トランス電源部６５ｄからマイコン６５ａに低電圧が供給されていないことを意味している。本ステップにおいて、衝突フラグが立っておらず、マイコン６５ａへの低電圧電源がＯＦＦではないと判定されると、ステップ２５０に進む。

このように、ステップ２１０〜ステップ２４０では、車両に何らかの異常な状態があったか否かを判定するためのパラメータの取得と判定が行われる。

例えば、通信線が断線しても低電圧電源が正常な場合がある。この場合、マイコン６５ａ内で通信エラーが発生するまでは車両異常等の異常状態を判定することができずに長い時間が必要となる。このようにマイコン６５ａで通信エラーが発生するよりも早く高電圧のハーネスが断線するようなケースでは、コンデンサ電圧Ｖｉの電圧変化から車両異常を検知する方法が速やかに放電制御を実行することができる。

ステップ２５０では、通常運転制御が維持される。すなわち、スイッチング素子群６３に対する通常制御が継続して行われる。そして、ステップ２００に戻る。

次に、車両に衝突が発生した場合について説明する。この場合、上位ＥＣＵ７０によって衝突フラグが立てられたり、マイコン６５ａに供給される低電圧電源がＯＦＦしたりする。

上述のように、ステップ２００〜ステップ２３０が実行される。そして、ステップ２４０では、衝突フラグが立っている、または、低電圧電源がＯＦＦであると判定される。この場合、ステップ２６０に進む。すなわち、放電制御を行うルートに移行する。

ステップ２６０では、ΔＶｉが算出される。具体的には、制御周期をＴとすると、ΔＶｉはΔＶｉ＝｜Ｖｉ（ｎ）−Ｖｉ（ｎ−１）｜／Ｔによって算出される。つまり、ΔＶｉは、コンデンサ電圧Ｖｉの変化量（減少量）の大きさを示している。したがって、ΔＶｉが大きい場合はコンデンサ電圧Ｖｉの減少速度が速い。一方、ΔＶｉが小さい場合にはコンデンサ電圧Ｖｉの減少速度は遅い。なお、制御周期Ｔは一定値である。

ここで、コンデンサ電圧Ｖｉの変化量（減少量）は、コンデンサ電圧Ｖｉの電圧変化を示しているが、本実施形態では電圧変化は電圧値に基づいて算出されている。しかしながら、コンデンサ電圧Ｖｉの電圧変化はコンデンサ電圧Ｖｉに対応する電流値等の他のパラメータによって算出されるようになっていても良い。

続いて、ステップ２７０では、ステップ２６０で算出されたΔＶｉが所定電圧以下であるか否かが判定される。所定電圧をＶｓとすると、ΔＶｉ≦Ｖｓの条件を満たすか否かが判定される。本ステップにおいてΔＶｉ≦Ｖｓの条件を満たす場合とは、コンデンサ電圧Ｖｉの変化量ΔＶｉがＶｓ以下の第１範囲に含まれる。この場合、モータ６４等の電力消費に対して電力供給が継続している状態である。一方、本ステップにおいてΔＶｉ≦Ｖｓの条件を満たさない場合、コンデンサ電圧Ｖｉの変化量ΔＶｉが第１範囲よりも大きなＶｓ以上の第２範囲に含まれる。この場合、モータ６４等の電力消費に対して電力供給が継続していない状態である。本ステップでは、ΔＶｉが所定電圧Ｖｓよりも小さい場合、ステップ２８０に進む。一方、ΔＶｉが所定電圧Ｖｓよりも大きい場合、ステップ２９０に進む。

ステップ２８０では、第１放電制御が選択される。第１放電制御は、放電用スイッチ６６をＯＮすることで放電用抵抗６７に電流を流す制御である。放電用抵抗６７の抵抗値次第で比較的早い放電や比較的遅い放電のどちらも実行することができる。第１放電制御が実行される際、電動機６０のスイッチング素子群６３のスイッチング状態は、図３に示された還流モードとなるように制御されていることが好ましい。これにより放電が効果的に行われる。

ステップ２９０では、第２放電制御が選択される。第２放電制御は、電動機６０のスイッチング素子群６３を動作させてスイッチング損失により損失を発生させる制御である。ここで、第２放電制御では、スイッチング素子群６３をスイッチングする周波数を変更することにより、スイッチング損失を増減することが可能である。比較的高いキャリア周波数でスイッチング素子群６３をスイッチングする場合は損失が大きくなって放電が比較的早くなる。一方、比較的低いキャリア周波数でスイッチング素子群６３をスイッチングする場合は損失が小さくなり放電が比較的遅くなる。このことを利用して、第２放電制御を第１放電制御よりも遅い放電にすることができる。

上記のように、第１放電制御は放電用抵抗６７に電流を流す制御であり、第２放電制御はスイッチング素子群６３を動作させる制御であるが、各放電制御の内容は一例である。したがって、放電用抵抗６７の抵抗値をすること、または、スイッチング素子６３ｄをスイッチングする周波数を変更することによりスイッチング損失を発生させる制御を第１放電制御とすることが可能である。また、放電用抵抗６７に電流を流す制御を第２放電制御とすることも可能である。このように、各放電制御の内容は一例であり、それぞれ適宜設定すれば良い。

このように、本実施形態では、第１放電制御及び第２放電制御の少なくとも２つの放電手段によって入力コンデンサ６２の放電が行われる。すなわち、複数の放電手段が設けられているので、コンデンサ電圧Ｖｉの変化量が所定電圧Ｖｓ以下の場合すなわち入力コンデンサ６２の放電が遅い場合には比較的速い第１放電制御による放電を行うことができる。これにより、コンデンサ電圧Ｖｉを速く低下させることができる。一方、コンデンサ電圧Ｖｉの変化量が所定電圧Ｖｓ以上の場合すなわち入力コンデンサ６２の放電が速い場合には第１放電制御よりも遅い第２放電制御による放電を行うことができる。これにより、コンデンサ電圧Ｖｉの急激な減少によってコンデンサ電圧Ｖｉがマイコン６５ａ等の動作下限電圧を下回ってしまうことを回避することができる。

この後、ステップ３００では、コンデンサ電圧Ｖｉが動作下限電圧（Ｖ４０）以下であるか否かが判定される。本ステップでコンデンサ電圧Ｖｉが動作下限電圧（Ｖ４０）以下ではないと判定されるとステップ３１０に進み、ステップ２８０またはステップ２９０で選択された放電制御が実行される。一方、コンデンサ電圧Ｖｉが動作下限電圧（Ｖ４０）以下であると判定されるとステップ３２０に進み、放電制御が停止される。

ステップ３２０またはステップ３１０が実行された後、すなわち第１放電制御または第２放電制御による入力コンデンサ６２の放電後、ステップ３３０では、コンデンサ電圧Ｖｉの維持制御が実行される。コンデンサ電圧Ｖｉの維持制御は、放電制御の有無に関わらず、マイコン６５ａや駆動ドライバ６５ｂ等が動作不能に陥らないようにマイコン６５ａや駆動ドライバ６５ｂ等の動作可能な電源電圧を維持する制御である。つまり、コンデンサ電圧Ｖｉをマイコン６５ａ等が動作可能な電源電圧として維持するために入力コンデンサ６２の放電実行と放電停止とを繰り返す制御である。例えば、コンデンサ電圧Ｖｉの値の大小によって、回生モードと還流モードとのスイッチング動作を変更して、例えば３０Ｖのように適切な電圧を維持する制御である。

なお、成り行きでも、電動機６０の回転が止まり電動機６０の回生がなくなるとコンデンサ電圧Ｖｉの維持はできなくなり、コンデンサ電圧Ｖｉは下降して電動機６０は停止する。これに対し、所定時間経過後にコンデンサ電圧Ｖｉの維持制御を停止しても良い。

ステップ３３０の後、ステップ２００に戻る。ステップ２００では、放電制御中であるか否かが判定される。ステップ３２０において放電制御が停止されている場合はステップ２１０に進む。一方、ステップ３１０において放電制御が実行されている場合はステップ３４０に進む。

ステップ３４０では、ステップ２３０と同様に、コンデンサ電圧Ｖｉが検出される。これにより、放電制御中に最新のコンデンサ電圧Ｖｉが得られる。この後、ステップ３００に進み、最新のコンデンサ電圧Ｖｉが動作下限電圧（Ｖ４０）以下であるか否かが判定される。以上のように、コンデンサ電圧Ｖｉの放電制御が行われる。

次に、上記のように放電制御が行われたときのコンデンサ電圧Ｖｉの変化の例について説明する。図１６に示されるように、時点Ｔ２７で車両に衝突が発生したとする。この後、例えば第１放電制御が選択され、第１放電制御による放電が開始される。これにより、コンデンサ電圧Ｖｉが急激に低下する。

そして、第１放電制御によってΔＶｉの値が大きくなるので、時点Ｔ２８で第１放電制御から比較的放電が遅い第２放電制御に変更される。これにより、コンデンサ電圧Ｖｉの急激な低下に伴ってコンデンサ電圧Ｖｉがマイコン６５ａ等の動作下限電圧を下回ってマイコン６５ａ等が動作不能になることを防止することができる。

この後、時点Ｔ２９では、コンデンサ電圧Ｖｉが動作下限電圧に達するので、コンデンサ電圧Ｖｉが動作下限電圧を下回らないようにコンデンサ電圧Ｖｉの維持制御が始まる。図１６に示された例では、コンデンサ電圧Ｖｉは４０Ｖから２５Ｖまでの間に維持される。

また、第１放電制御が始まった時点Ｔ２７からモータ誘起電圧は低下し続け、コンデンサ電圧Ｖｉの維持制御中の時点Ｔ３０で例えば６０Ｖを下回る。

なお、回生モードにおけるコンデンサ電圧Ｖｉの立ち上がり、及び、還流モードにおけるコンデンサ電圧Ｖｉの立ち下がりの傾きは、インバータ装置であるスイッチング素子群６３や電動機６０によって異なるため、一意には決まらない。コンデンサ電圧Ｖｉの維持制御は成り行きでも停止するが、例えば、モータ誘起電圧またはモータ誘起電圧に関連する状態量を利用して回生モードが機能しない条件になったらコンデンサ電圧Ｖｉの維持制御を停止しても良い。

一方、図１６に示された放電速度よりも遅い放電のケースもある。図１７に示されるように、時点Ｔ３１で車両に衝突が発生した後、第１放電制御による放電が開始される。そして、時点Ｔ３２で第１放電制御から第２放電制御に変更される。図１７では、第１放電制御と第２放電制御とでコンデンサ電圧Ｖｉの傾きの差が小さいケースが示されている。

このようなケースでは、第２放電制御では、インバータ装置であるスイッチング素子群６３のスイッチング動作により放電を実行する場合がある。この場合は回生モードとなるスイッチング状態にもならざるを得ないため、時点Ｔ３３以降は放電と回生を繰り返しながらコンデンサ電圧Ｖｉが低下する。そして、時点Ｔ３４でモータ誘起電圧が６０Ｖを下回る。

また、回生時間を長くせざるを得ない場合、所定電圧（例えば４０Ｖ）になるまで放電を継続することになる。但し、放電と回生を繰り返す中でインバータ装置の動作を可能とすることができるコンデンサ電圧Ｖｉを維持しているため、コンデンサ電圧Ｖｉの維持制御を実行していることと同義である。

以上説明したように、車両に衝突が発生した後に放電制御の方法を変更してコンデンサ電圧Ｖｉを低下させることができる。そして、コンデンサ電圧Ｖｉを放電しきらないように放電制御が行われるので、電動機６０の制御状態を継続することができる。また、放電後のコンデンサ電圧Ｖｉを安定的に例えば４０Ｖ以下に制御することが可能となる。

さらに、本実施形態では、コンデンサ電圧Ｖｉの放電制御のための新たな部品が不要である。したがって、図９に示されたシステムの構成要素のみで放電制御を実現することができる。

ここで、車両衝突時に配線の断線が全く起こらなかった場合、放電制御により入力コンデンサ６２の高電圧電荷を、電動機６０の出力を利用して放電が可能である。これにより、速やかな放電を実現することもできる。また、電気装置５１内にもコンデンサが存在すれば同様の使い方が可能である。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ステップ２１０、２４０に係る処理、ステップ２２０、２４０に係る処理、ステップ２３０、２６０に係る処理が特許請求の範囲の「衝突検知手段」に対応する。また、ステップ２１０〜２４０に係る処理が特許請求の範囲の「車両異常状態判定手段」に対応する。

（第６実施形態）
本実施形態では、第５実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、電動機６０の回転数に基づいて放電制御が行われる。以下、図１８に示されたフローチャートについて説明する。

本実施形態では、ステップ２４０で衝突フラグが立っている、または、低電圧電源がＯＦＦであると判定されると、ステップ２４１に進む。

ステップ２４１では、電動機６０の回転数が所定回転数以下であるか否かが判定される。具体的には、電動機６０の回転数をＮｒｐｍとし、所定回転数をＮｓとすると、Ｎｒｐｍ≦Ｎｓの条件を満たすか否かが判定される。そして、Ｎｒｐｍ≦Ｎｓの条件を満たす場合、すなわち電動機６０の回転数が低いと判定された場合はステップ２４２に進む。

ステップ２４２では、動作下限電圧（Ｖ４０）が０Ｖに設定される。これは、電動機６０が所定出力以下で動作している場合、電動機６０の動作による回生によってコンデンサ電圧Ｖｉが再度上昇しないので、コンデンサ電圧Ｖｉが安全な値になるまで入力コンデンサ６２を放電させるためである。本実施形態では、「所定出力以下」とは電動機６０の回転数が所定回転数以下の場合に該当するが、他のパラメータが用いられても良い。

ステップ２４１においてＮｒｐｍ≦Ｎｓの条件を満たさないと判定された場合、またはステップ２４２において動作下限電圧（Ｖ４０）が０Ｖに設定された場合、ステップ２６０に進む。そして、ステップ２６０ではΔＶｉが算出される。

この後、ステップ３００では、コンデンサ電圧Ｖｉが動作下限電圧（Ｖ４０）以下であるか否かが判定される。ここで、動作下限電圧（Ｖ４０）は通常４０Ｖに設定されているが、ステップ２４２を経た場合には動作下限電圧（Ｖ４０）は０Ｖに設定されている。

動作下限電圧（Ｖ４０）が０Ｖに設定されている場合、第１放電制御または第２放電制御による入力コンデンサ６２の放電後のコンデンサ電圧が０Ｖになるように入力コンデンサ６２の放電が実行される。

このように、車両衝突時に電動機６０が所定回転数以下で動作している場合は、動作下限電圧（Ｖ４０）が０Ｖに設定されているので、コンデンサ電圧Ｖｉの上昇の要因がない状況では入力コンデンサ６２の高電圧電荷を全て放電させることができる。これにより、安全性を早く確保することができる。

（第７実施形態）
本実施形態では、第６実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、電動機６０の回転数に基づいて新たな第３放電制御が行われる場合がある。以下、図１９に示されたフローチャートについて説明する。

まず、ステップ２４１においてＮｒｐｍ≦Ｎｓの条件を満たすと判定された場合はステップ２４３に進む。ステップ２４３では、第３放電制御が選択される。第３放電制御は、コンデンサ電圧Ｖｉの値に因らず、比較的早い放電が可能な第１放電制御と同じ内容の放電制御である。ステップ２４１で電動機６０の回転数が低いと判定されたために電動機６０の回生によるコンデンサ電圧Ｖｉの上昇がないので、放電制御の方式を選択することなく第３放電制御による放電が実行されるようにする。なお、本ステップで選択される放電方法はどの方式が採用されても良い。

他の放電方法としては、スイッチング素子群６３を動作させる一方、電動機６０にトルクを発生させずに放電する方法がある。これによると、スイッチング素子群６３を動作させるので、スイッチング損失や僅かに流れるモータ電流等による放電効果が得られる。

また、絶縁トランス電源部６５ｄ、駆動ドライバ６５ｂ、マイコン６５ａの消費電力を増やすモードに設定して放電効果を得る方法もある。この方法では、消費電力は少ないので、小さな放電効果を得たい場合に適している。

さらに、電気装置５１にヒータ等が備えられた構成の場合、電気装置５１を動作させることにより電力を消費する方法がある。放電効果はヒータの出力に依存するが、中〜大くらいの放電効果が得られる。

これらの放電方法は、第３放電制御に限られず、上述の第１放電制御や第２放電制御として採用しても良い。

そして、ステップ２４４では、ステップ２４３で選択された第３放電制御が実行される。この後、ステップ２００に戻る。ステップ２００では放電制御中であると判定され、ステップ２０１に進む。

ステップ２０１では、第３放電制御が実行されているか否かが判定される。本ステップにおいて第３放電制御が実行されていると判定されるとステップ２４４に進み、第３放電制御が維持される。一方、本ステップにおいて第３放電制御が実行されていないと判定されるとステップ２０２に進む。ステップ２０２では、ステップ３４０と同じ処理が実行される。すなわち、最新のコンデンサ電圧Ｖｉが取得され、ステップ３００に進む。ステップ３００以降は上述のように処理が行われる。

以上説明したように、車両衝突時に電動機６０が所定回転数以下で動作している場合、入力コンデンサ６２のコンデンサ電圧Ｖｉの差分ΔＶｉの変化に応じて放電制御が選択されるのではなく、第３放電制御による放電が選択されるようにすることができる。なお、第６実施形態と同じく回生電力によるコンデンサ電圧Ｖｉの上昇がない場合、差分ΔＶｉの変化によらず最も早く放電可能な放電制御が選択されるようにすることも可能である。

（第８実施形態）
本実施形態では、第５実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、図２０に示されるように、ステップ３４０で最新のコンデンサ電圧Ｖｉが取得された後はステップ２６０に進む。これにより、ステップ２６０では、常に最新のΔＶｉが算出される。

これにより、コンデンサ電圧Ｖｉの差分ΔＶｉの変化に合わせて放電制御を切り替えることができる。このため、コンデンサ電圧Ｖｉの充放電制御をより適切に実行することができ、ひいては安定的な高電圧電荷の放電が可能となる。

（第９実施形態）
本実施形態では、第５実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、図２１に示されるように、ステップ３１０においてステップ２８０またはステップ２９０で選択された放電制御が実行された後、ステップ３１１に進む。

ステップ３１１では、ステップ３１０で放電制御が開始されてから所定時間が経過したか否かが判定される。そして、本ステップで所定時間が経過していないと判定されると、ステップ３３０に進み、コンデンサ電圧Ｖｉの維持制御が行われる。一方、本ステップで所定時間が経過していると判定されると、ステップ３１２に進む。ステップ３１２では、ステップ３２０と同様に、放電制御が停止される。つまり、所定時間後もコンデンサ電圧Ｖｉが例えば６０Ｖ以下にならない場合は放電制御を終了させる。

この後、ステップ３１３では、ダイアグ情報としての異常フラグが上位ＥＣＵ７０に送信される。このように、スイッチング素子群６３の動作が停止してダイアグ情報が残される。上位ＥＣＵ７０は正常に動作しているので、電動機６０に異常があると判定され、車両の異常が警告ランプ等を介して乗員に知らされる。

なお、車両運転中であれば車両走行可能な状態にするが、ＩＧ−ＯＮ時等の車両起動時であれば乗員に警告ランプで知らせる等して車両走行不能にしても良い。

以上説明したように、放電制御の実行後に所定時間が経過してもコンデンサ電圧Ｖｉが下がらない場合は放電制御を停止するようにすることができる。これは、外部から接続される低電圧配線のコネクタが車両衝突以外の条件で外れたり故障したりした場合、高電圧バッテリ１０を接続するリレーシステム２０が接続されたままになり、入力コンデンサ６２への充電が続く場合に特に有効である。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された電動機６０の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、図１に示された電動機６０の構成は一例であり、他の構成でも良い。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施することができる。

上記第５〜第９実施形態では、放電制御により入力コンデンサ６２のコンデンサ電圧Ｖｉを動作下限電圧（Ｖ４０）に収束させているが、ローパスフィルタやフィードバック制御により時定数を設定して収束させる制御方式を採用しても良い。これにより、動作下限電圧（Ｖ４０）の近傍での電圧変動（ハンチング）を縮小することが可能である。

５０ 平滑コンデンサ（コンデンサ）
６２ 入力コンデンサ（コンデンサ）
６３ スイッチング素子群
６４ モータ
６５ ＣＰＵ・制御回路（制御手段）
７０ 上位ＥＣＵ（外部装置）

Claims (13)

1. スイッチング素子群（６３）を駆動することによってモータ（６４）を回転させることにより、前記スイッチング素子群（６３）の入力側に接続されたコンデンサ（５０、６２）を備え、前記コンデンサ（５０、６２）にコンデンサ電圧を充電する車載用電動機制御装置であって、
   前記コンデンサ電圧が印加される高電圧部と、外部から前記コンデンサ電圧よりも低い外部電圧が印加される低電圧部と、を有し、前記高電圧部に印加された前記コンデンサ電圧から生成された電源電圧及び前記低電圧部に印加された前記外部電圧から生成された電源電圧のいずれかに基づいて動作する制御手段（６５）を備えており、
   前記制御手段（６５）は、車両の衝突が発生したことにより前記モータ（６４）の回転数が低下すると共に前記コンデンサ電圧が低下した場合、前記スイッチング素子群（６３）を駆動することにより、当該制御手段（６５）が動作可能な電源電圧を維持することを特徴とする車載用電動機制御装置。
2. 前記制御手段（６５）は、外部装置（７０）との通信によって前記車両の衝突を検知する衝突検知手段（２１０、２４０）を有していることを特徴とする請求項１に記載の車両用電動機制御装置。
3. 前記制御手段（６５）は、前記コンデンサ電圧から生成された低電圧電源の供給を受けて動作可能になっており、前記コンデンサ電圧から生成された低電圧電源の供給が停止したか否かを判定することにより前記車両の衝突を検知する衝突検知手段（２２０、２４０）を有していることを特徴とする請求項１に記載の車両用電動機制御装置。
4. 前記制御手段（６５）は、前記コンデンサ電圧の電圧変化を取得すると共に、当該電圧変化に基づいて前記車両の衝突を検知する衝突検知手段（２３０、２６０）を有していることを特徴とする請求項１に記載の車両用電動機制御装置。
5. 前記制御手段（６５）は、前記車両の異常時の状態を判定する車両異常状態判定手段（２１０〜２４０、２６０）を有しており、
   前記車両異常状態判定手段（２１０〜２４０、２６０）は、前記コンデンサ電圧の電圧変化を取得すると共に、当該電圧変化に基づいて前記車両の異常状態を判定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用電動機制御装置。
6. 前記制御手段（６５）は、前記車両異常状態判定手段（２１０〜２４０、２６０）によって取得された前記コンデンサ電圧の変化量が第１範囲に含まれる場合には前記コンデンサ（５０、６２）を放電するための第１放電制御を選択及び実行する一方、前記コンデンサ電圧の変化量が前記第１範囲よりも大きな第２範囲に含まれる場合には前記第１放電制御よりも遅く前記コンデンサ（５０、６２）を放電するための第２放電制御を選択及び実行することを特徴とする請求項５に記載の車両用電動機制御装置。
7. 前記制御手段（６５）は、前記第１放電制御または前記第２放電制御による前記コンデンサ（５０、６２）の放電後のコンデンサ電圧を当該制御手段（６５）が動作可能な電源電圧として維持するために前記コンデンサ（５０、６２）の放電実行と放電停止とを繰り返すことを特徴とする請求項６に記載の車両用電動機制御装置。
8. 前記制御手段（６５）は、前記車両異常状態判定手段（２１０〜２４０、２６０）によって前記車両に異常を検知したときに前記モータ（６４）が所定出力以下で動作していると判定した場合、前記第１放電制御または前記第２放電制御による前記コンデンサ（５０、６２）の放電後のコンデンサ電圧が０Ｖになるように前記コンデンサ（５０、６２）の放電を実行することを特徴とする請求項６または７に記載の車両用電動機制御装置。
9. 前記制御手段（６５）は、前記スイッチング素子群（６３）と前記モータ（６４）との間で電流を還流させることにより前記コンデンサ電圧を低下させる還流モードと、前記モータ（６４）から前記スイッチング素子群（６３）を介して前記コンデンサ（５０、６２）に電流を流すことにより前記コンデンサ電圧を上昇させる回生モードと、を交互に切り替えることにより、当該制御手段（６５）が動作可能な電源電圧を維持することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の車載用電動機制御装置。
10. 前記制御手段（６５）は、前記コンデンサ電圧が前記車両の安全を確保することができる所定電圧を超えないように、前記スイッチング素子群（６３）を駆動することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の車載用電動機制御装置。
11. 前記制御手段（６５）は、外部装置（７０）との通信によって外部装置（７０）から前記車両が衝突したことを示す衝突信号を受信した後に当該制御手段（６５）が動作可能な電源電圧を維持する制御を開始することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の車載用電動機制御装置。
12. 前記制御手段（６５）は、前記車両の衝突前においてモータ（６４）の高速回転時にはモータ（６４）に発生する誘起電圧を低下させる弱め界磁制御を行っており、前記車両の衝突後に前記モータ（６４）の誘起電圧が所定のレートで低下した場合は前記弱め界磁制御を停止することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の車載用電動機制御装置。
13. スイッチング素子群（６３）を駆動することによってモータ（６４）を回転させることにより、前記スイッチング素子群（６３）の入力側に接続されたコンデンサ（５０、６２）にコンデンサ電圧を充電する車載用電動機制御装置であって、
    前記コンデンサ電圧が印加される高電圧部と、外部装置（７０）から前記コンデンサ電圧よりも低い外部電圧が印加される低電圧部と、を有し、前記低電圧部に印加された前記外部電圧から生成された電源電圧に基づいて動作する制御手段（６５）を備えており、
    前記制御手段（６５）は、車両の衝突が発生したことにより前記モータ（６４）の回転数が低下すると共に前記コンデンサ電圧が低下した場合、前記スイッチング素子群（６３）と前記モータ（６４）との間で電流を還流させることにより前記コンデンサ電圧を低下させるように前記スイッチング素子群（６３）を駆動することを特徴とする車載用電動機制御装置。

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