JP2015089269A - 電力変換装置及び電力変換装置を備えた車載用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置に関わる人のさらなる安全性を確保することができる。【解決手段】車載用制御装置は、二次電池６から入力する直流電力を平滑化する平滑コンデンサ回路２３と、該直流電力を交流電力に変換して該変換後の交流電力をリヤモータに出力するインバータ回路２２と、リヤモータの回転動作を制御するマイコン２１を備えるようにした。また、車載用制御装置は、インバータ回路２２に対して二次電池６の接続と切り離しとが可能な第１電源開閉器２４を備えるようにした。そして、車両の急制動ありと判断するとき、マイコン２１は、インバータ回路２２に対して二次電池６を切り離すように、第１電源開閉器２４をオフ状態に動作させるとともに、リヤモータをこれまでと逆方向に回転動作させるように、インバータ回路２２に対して逆回転指令を行う。【選択図】図４

Description

本発明は、電力変換装置及び電力変換装置を備えた車載用制御装置に関する。

従来、二次電池から供給される電力を用いてモータや発電機といった回転電機を回転動作させるために直流電力を交流電力に変換する電力変換装置としては、例えば、特許文献１に記載の電力変換装置がある。この特許文献１には、ハイブリッド自動車や電気自動車といった車載への適用例が示されている。そして、適用例に関係なくこの種の電力変換装置では、安定して交流電力を出力するために、電力を平滑化する、所謂、平滑コンデンサを備えている。

特開２０１１−２５９５１７号公報

ところで、特許文献１のような車載への適用例で言えば、電力変換装置外部の異常として車両の衝突等が発生した場合の乗員の安全性を確保するために、車両の衝突等が発生した場合の上記平滑コンデンサの電荷の速やかな放電が要求される。

その点、特許文献１の電力変換装置では、車両の衝突等が発生した場合にそれをきっかけにその後から上記平滑コンデンサの電荷を放電することができるようにしている。しかし、近年では、車両の衝突等が発生した時点での乗員の安全性を確保するといった、さらなる安全性の確保も要求されるようになっている。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置に関わる人のさらなる安全性を確保することができる電力変換装置及び電力変換装置を備えた車載用制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する電力変換装置は、二次電池から入力する直流電力を平滑化する平滑コンデンサと、該直流電力を交流電力に変換して該変換後の交流電力を回転電機に出力する電力変換回路と、電力変換回路を制御することで回転電機の所定方向への回転動作を制御する制御回路とを備えるようにしている。また、この電力変換装置は、電力変換回路に対して二次電池の接続と切り離しとが可能な開閉器を備え、制御回路は、開閉器を切り替えて電力変換回路に対して二次電池を接続しているときに、電力変換装置外部における異常状態を検出しておらず、回転電機の回転速度の減衰に関わる変化量が所定値を超える場合、開閉器を切り替えて電力変換回路に対して二次電池を切り離すとともに、平滑コンデンサの電荷を放電する放電制御を開始し、放電制御の開始後、上記異常状態を検出する場合に制御回路の動作を停止させるようにしている。

この構成によれば、電力変換回路に対して二次電池が接続されているときに回転電機の回転速度の減衰に関わる変化量が所定値を超えると、電力変換回路に対して二次電池を切り離すことにより、その後から回転電機の回転に関わる電力が一時的に平滑コンデンサから確保され、該平滑コンデンサの電荷の放電が開始される。こういった電荷の放電の開始は、電力変換装置外部における異常状態を検出するのに対して、事前に開始される。これにより、回転電機の回転速度の減衰に関わる変化量が所定値を超える結果、上記異常状態を検出しても、その検出時点では平滑コンデンサの電荷の放電が既に開始されており、いくらかは電荷の放電を完了させることができる。したがって、異常状態の検出時点での装置に関わる人のさらなる安全性を確保することができる。

そして、こうした電力変換装置において、平滑コンデンサは、複数設けられており、制御回路は、放電制御の開始後、電力変換装置外部における異常状態を検出しなかった場合、複数の平滑コンデンサを直列に接続して二次電池を通じて複数の平滑コンデンサに電荷を充電する充電制御を開始することが好ましい。

放電制御の開始後、上記異常状態を検出しなかった場合には、回転電機に所望の動作を伴わせることができるようにする必要がある。ただし、このまま回転電機に所望の動作を伴わせようにも、放電制御の開始後であることから平滑コンデンサが本来の役割を果たすことができない状況にあり、装置の運転状態が不安定になってしまう。

その点、この構成によれば、平滑コンデンサとして複数用意し、さらに直列に接続して充電することから、平滑コンデンサの電荷の充電が促進される。これにより、放電制御の開始後、上記異常状態を検出しなければ、回転電機に所望の動作を伴わせる状態へ速やかに復帰させることができる。したがって、装置の運転状態が不安定になることを抑制しながら、上記異常状態の検出時点での装置に関わる人のさらなる安全性を確保することができる。

また、こうした電力変換装置において、制御回路は、放電制御の際、回転電機をこれまでと逆方向に回転動作させるように制御することが好ましい。
この構成によれば、電力変換回路に対して二次電池が接続されているときに回転電機の回転速度の減衰に関わる変化量が所定値を超えると、回転電機をこれまでと逆方向の回転動作によって平滑コンデンサの電荷を放電することになる。すなわち、平滑コンデンサの電荷を用いて回転電機の回転動作に基づく出力の低下を促進することができる。これにより、回転電機の回転速度の減衰に関わる変化量が所定値を超える結果、上記異常状態を検出しても、その検出時点では回転電機の回転動作に基づく出力をいくらかは低下させることができる。したがって、上記異常状態の検出時点での装置に関わる人のさらなる安全性を確保することができる。

また、こうした電力変換装置を車両に搭載される車載用制御装置に備えることが好ましい。この構成によれば、電力変換装置を備えた車載用制御装置において、回転電機の回転速度の減衰に関わる変化量が所定値を超える結果、上記異常状態を検出しても、その検出時点では平滑コンデンサの電荷の放電が既に開始されており、いくらかは電荷の放電を完了させることができる。したがって、異常状態の検出時点での装置に関わる人のさらなる安全性を確保することができる。

本発明によれば、装置に関わる人のさらなる安全性を確保することができる。

車両の概略を示す図。 車載用制御装置の概略を示すブロック図。 モータの急制動時処理を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｃ）はインバータ回路への電力供給の様子を模式的に示す図。

以下、電力変換装置及び電力変換装置を備えた車載用制御装置の一実施形態を説明する。
図１に示すように、車両１は、該車両１の駆動源たる内燃機関２を備えている。内燃機関２には、その動力を伝達可能にドライブシャフト３が連結されており、該ドライブシャフト３を介して車両前方側の左右一対のフロントタイヤ４がそれぞれ連結されている。

また、内燃機関２には、その動力により回転して発電する発電機として機能する三相ブラシレスモータからなるフロントモータ５が機械的に連結されている。フロントモータ５には、その発電により充電される車載用バッテリとして、例えば、リチウムイオン電池からなる二次電池６が電気的に接続されている。二次電池６には、この電力により動作する車載用制御装置２０が電気的に接続されており、該車載用制御装置２０を介して車両１の駆動源たる三相ブラシレスモータからなるリヤモータ１１が電気的に接続されている。

車載用制御装置２０には、車両の走行状態等を検出するブレーキセンサ７Ａ、アクセルセンサ８Ａ、加速度センサ９Ａ、及び車速センサ１０Ａの各種センサが電気的に接続されている。このうち、ブレーキセンサ７Ａは、ブレーキペダル７のブレーキ操作量ＢＲＫを検出するセンサであり、アクセルセンサ８Ａは、アクセルペダル８のアクセル操作量ＡＣＣを検出するセンサである。また、加速度センサ９Ａは、車載用制御装置２０外部となる車両１への衝撃（所謂、圧力）の変化量ＧＳを検出するセンサであり、車両の衝突、すなわち通常の走行状態に対して異常状態を検出することができる。また、車速センサ１０Ａは、車両の車速ＳＰを検出するセンサである。

そして、車載用制御装置２０は、これらセンサからの検出信号に基づいて車両の走行状態を把握し、その把握した走行状態に応じてリヤモータ１１の駆動を制御する。
また、リヤモータ１１には、その動力を調整してドライブシャフト１３に伝達する減速機１２が連結されており、これら減速機１２及びドライブシャフト１３を介して車両後方側の左右一対のリヤタイヤ１４がそれぞれ連結されている。

このように車両１は、内燃機関２の動力によりフロントモータ５が発電して二次電池６を充電し、この二次電池６から電力を供給することによって、リヤモータ１１が車両１の駆動力を発生させる、所謂、ハイブリッド自動車である。

次に、車両１の電気的構成について、車載用制御装置２０を中心に説明する。
図２に示すように、車載用制御装置２０は、モータ制御信号Ｓ_mを出力する制御回路としてのマイコン２１を備えているとともに、該マイコン２１から出力されるモータ制御信号Ｓ_mに基づいてリヤモータ１１に駆動電力を供給する電力変換回路としてのインバータ回路２２を備えている。

インバータ回路２２には、直列に接続された一対のスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ等）を基本単位とし、これらを各相のモータコイルに対応させて並列に接続してなる周知のＰＷＭインバータが採用されている。また、マイコン２１が出力するモータ制御信号Ｓ_mは、各スイッチング素子のオンオフ状態を規定する。そして、モータ制御信号Ｓ_mに応答して各スイッチング素子がオンオフし、各相のモータコイルへの通信パターンが切り替わることにより、三相の駆動電力がリヤモータ１１へと出力される。

また、インバータ回路２２は、電源線Ｌを介して主電源たる二次電池６に接続されている。そして、インバータ回路２２は、各スイッチング素子のオンオフにより直流電源である二次電池６の直流電力を交流電力に変換して三相の駆動電力をリヤモータ１１へと供給することができる。すなわち、本実施形態の車載用制御装置２０は、インバータ回路２２を備える電力変換装置でもある。

また、電源線Ｌの途中、すなわちインバータ回路２２と二次電池６の間には、該電源線Ｌに通電される電流を平滑化する複数の平滑コンデンサを備えた平滑コンデンサ回路２３が接続されるとともに、該平滑コンデンサ回路２３よりも二次電池６側には機械式リレーからなる第１電源開閉器２４とこれと並列に第２電源開閉器２５が設けられている。この第２電源開閉器２５よりも二次電池６側には、定常状態に比べてはるかに大電流、所謂、突入電流が流れることを防止する突入防止抵抗（スナバ抵抗）２６が設けられている。そして、第１及び第２電源開閉器２４，２５の何れかがオンすることで電源線Ｌが導通し、二次電池６が電力を供給可能になる。また、第１及び第２電源開閉器２４，２５の何れもオフすることで電源線Ｌが遮断し、二次電池６が電力を供給不能になる（二次電池６の電力供給が遮断される）。

また、電源線Ｌには、平滑コンデンサ回路２３の出力電圧Ｖｃを検出する電圧センサ２７が設けられている。電圧センサ２７は、マイコン２１に接続されており、該マイコン２１に出力電圧Ｖｃを出力する。

ここで、平滑コンデンサ回路２３について詳しく説明する。
平滑コンデンサ回路２３は、第１平滑コンデンサ３０と第２平滑コンデンサ３１といった複数（本実施形態では２個）の平滑コンデンサを備えている。これら第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の間には、第１平滑コンデンサ３０の低電位側と第２平滑コンデンサ３１の高電位側との接続を可能にする機械式リレーからなる第１コンデンサ開閉器３２と第２コンデンサ開閉器３３が設けられている。そして、第１コンデンサ開閉器３２が接点Ｐ１にオン、第２コンデンサ開閉器３３が接点Ｐ３にオンすることで、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１が並列に接続される。また、第１コンデンサ開閉器３２が接点Ｐ２にオン、第２コンデンサ開閉器３３が接点Ｐ４にオンすることで、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１が直列に接続される。

その他、マイコン２１には、上述した車両の走行状態等を検出する各種センサが接続されており、これら各種センサからブレーキ操作量ＢＲＫ、アクセル操作量ＡＣＣ、衝撃の変化量ＧＳ、及び車速ＳＰといった各種検出結果を入力する。そして、マイコン２１は、入力する各種検出結果に基づいてリヤモータ１１、第１及び第２電源開閉器２４，２５、第１及び第２コンデンサ開閉器３２，３３の動作を制御する。

以下、マイコン２１がリヤモータ１１、第１及び第２電源開閉器２４，２５、第１及び第２コンデンサ開閉器３２，３３の動作を制御する内容について説明する。
マイコン２１は、車両１が正常に走行する通常の走行状態の場合、第１及び第２電源開閉器２４，２５のうち第１電源開閉器２４をオン状態に動作させ、二次電池６から電力を供給可能に制御する。その際には、第１コンデンサ開閉器３２が接点Ｐ１にオン、第２コンデンサ開閉器３３が接点Ｐ３にオンすることで、インバータ回路２２に対して二次電池６が電力を供給可能に接続される。そして、マイコン２１は、通常の走行状態における車両１のアクセル操作量ＡＣＣ及びブレーキ操作量ＢＲＫの変化に応じたリヤモータ１１の回転動作を伴うように、モータ制御信号Ｓ_mを出力してインバータ回路２２を制御する。

すなわち、通常の走行状態において、車両１の前進に伴ってアクセル操作量ＡＣＣが増加する場合、マイコン２１は、車両１の前進の車速が高まる（加速する）ようにリヤモータ１１の回転動作として回転速度（ここでは、正回転方向への正回転速度）を上昇させるようにモータ制御信号Ｓ_mを出力する。一方、通常の走行状態において、車両１の前進に伴ってブレーキ操作量ＢＲＫが増加する場合、マイコン２１は、車両１の前進の車速が低くなる（減速する）ようにリヤモータ１１の回転動作として正回転速度を下降させる。

また、通常の走行状態において、車両１の後退に伴ってアクセル操作量ＡＣＣが増加する場合、マイコン２１は、車両１の後退の車速が高まる（加速する）ようにリヤモータ１１の回転動作として回転速度（ここでは、逆回転方向への逆回転速度）を上昇させる。一方、通常の走行状態において、車両１の後退に伴ってブレーキ操作量ＢＲＫが増加する場合、マイコン２１は、車両１の後退の車速が低くなる（減速する）ようにリヤモータ１１の回転動作として逆回転速度を下降させる。

次に、マイコン２１が通常の走行状態中に実行する急制動時処理について説明する。
上述した通常の走行状態中には、ブレーキセンサ７Ａ及び車速センサ１０Ａの状態から車両１の急な減速、すなわち急制動を検出することもある。この場合、車両１では、該車両１が衝突前の状態に陥っている可能性もあり、該車両１が仮に衝突してしまった際の乗員の安全性確保のために第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１に蓄えられている電荷を放電する必要がある。一方、急制動後には、加速度センサ９Ａが車両１への衝撃を検出しなかった場合、すなわち車両１が衝突しなかった場合には、通常の走行状態への復帰のために第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１に電荷を充電する必要がある。このため、マイコン２１は、通常の走行状態中、ブレーキセンサ７Ａ、加速度センサ９Ａ、及び車速センサ１０Ａからの検出結果に応じた処理を実行する。

図３に示すように、急制動時処理において、マイコン２１は、車両１の急制動を検出したか否か判断する急制動判定を行う（ステップＳ１００）。急制動判定の判断は、ブレーキセンサ７Ａから入力するブレーキペダル７のブレーキ操作量ＢＲＫが閾値ＢＲＫα以上であるか否かと、車速センサ１０Ａから入力する車速ＳＰの減衰量が閾値ＳＰα以上であるか否かに基づいて行われる。この閾値ＢＲＫαは、通常の走行状態中の急制動があったとして経験的に導かれる操作量に設定されている。また、この閾値ＳＰαは、通常の走行状態中の急制動があったとして経験的に導かれる減衰量に設定されている。そして、マイコン２１は、ブレーキセンサ７Ａから入力するブレーキ操作量ＢＲＫが閾値ＢＲＫα以上、かつ、車速センサ１０Ａから入力する車速ＳＰの減衰量が閾値ＳＰα以上の場合、車両１の急制動ありと判断する。一方、マイコン２１は、ブレーキセンサ７Ａから入力するブレーキ操作量ＢＲＫが閾値ＢＲＫαを超えない、又は車速センサ１０Ａから入力する車速ＳＰの減衰量が閾値ＳＰαを超えない場合、車両１の急制動なしと判断する。

なお、上述したように、通常の走行状態中にリヤモータ１１の回転速度が制御される結果、車速の加速及び減速を伴うと、これに即してリヤモータ１１の回転速度も上昇及び下降を伴うことになる。特に、車両１で急制動があったとき、その走行状態が急な減速の状態となる場合、これに即してリヤモータ１１の回転速度も著しく下降（減衰）する。このため、ブレーキセンサ７Ａが検出するブレーキ操作量、及び車速センサ１０Ａが検出する車速ＳＰの減衰量は、リヤモータ１１の回転速度の減衰（下降）に関わる変化量となり、これらがそれぞれの閾値以上（閾値ＢＲＫα以上、かつ、閾値ＳＰα以上）となる場合に、車両１の急制動を検出する。

ステップＳ１００にて、車両１の急制動なしと判断するとき（Ｓ１００：急制動なし）、マイコン２１は、急制動時処理を終了する。一方、ステップＳ１００にて、車両１の急制動ありと判断するとき（Ｓ１００：急制動あり）、マイコン２１は、インバータ回路２２に対して二次電池６を切り離すように、第１電源開閉器２４をオフ状態（開閉器オフ）に動作させる（ステップＳ１０１）。

続いて、マイコン２１は、リヤモータ１１をこれまでと逆方向に回転動作させるように、インバータ回路２２に対して逆回転指令を行う（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２にて、マイコン２１は、所定の回転速度で、回転動作させるようにモータ制御信号Ｓ_mを出力する。ちなみに、リヤモータ１１の回転動作は、これまで車両１の前進に基づく正回転方向であった場合、ステップＳ１０２を経ることによって車両１の後退に基づく逆回転方向となり、車両１の後退に基づく場合と同様、制御される。また、リヤモータ１１の回転動作は、これまで車両１の後退に基づく逆回転方向であった場合、ステップＳ１０２を経ることによって車両１の前進に基づく正回転方向となり、車両１の前進に基づく場合と同様、制御される。ステップＳ１０２の処理の実行を契機にして、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１に蓄えられた電荷の放電が開始される。本実施形態では、ステップＳ１０２の処理、すなわち逆回転指令が放電制御に相当する。

こうして逆回転指令を行った後、マイコン２１は、車両１の衝突を検出したか否か判断する衝突判定を行う（ステップＳ１０３）。衝突判定の判断は、加速度センサ９Ａから入力する衝撃の変化量ＧＳが閾値ＧＳα以上であるか否かに基づいて行われる。この閾値ＧＳαは、車両１の衝突があったとして経験的に導かれる変化量に設定されている。例えば、マイコン２１は、加速度センサ９Ａから入力する衝撃の変化量ＧＳが閾値ＧＳα以上の場合、車両１の衝突ありと判断し、通常の走行状態に対して異常状態を検出する。

ステップＳ１０３にて、車両１の衝突ありと判断するとき（Ｓ１０３：衝突あり）、マイコン２１は、平滑コンデンサ回路２３（第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１）の出力電圧Ｖｃが閾値Ｖα以下まで低下したか否かを判断するコンデンサ電圧判定を行う（ステップＳ１０４）。コンデンサ電圧判定の判断は、電圧センサ２７から入力する出力電圧Ｖｃが閾値Ｖα以下であるか否かに基づいて行われる。この閾値Ｖαは、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１に電荷が蓄えられていたとしても乗員への影響を無視できるとして経験的に導かれる電圧に設定されている。

ステップＳ１０４にて、平滑コンデンサ回路２３の出力電圧Ｖｃが閾値Ｖαよりも大きいと判断することにより（Ｓ１０４：Ｖｃ＞Ｖα）、マイコン２１は、ステップＳ１０２の逆回転指令を引き続き行う。一方、ステップＳ１０４にて、平滑コンデンサ回路２３の出力電圧Ｖｃが閾値Ｖα以下まで低下したと判断することにより（Ｓ１０４：Ｖｃ≦Ｖα）、マイコン２１は、その動作を停止させる（Ｓ１０５）。すなわち、マイコン２１は、急制動時処理、及びリヤモータ１１の回転動作に関わる処理を終了する。

一方、ステップＳ１０３にて、車両１の衝突なしと判断するとき（Ｓ１０３：衝突なし）、マイコン２１は、平滑コンデンサ回路２３において、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１を直列に接続する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６にて、マイコン２１は、第１コンデンサ開閉器３２を接点Ｐ２にオン状態、第２コンデンサ開閉器３３を接点Ｐ４にオン状態に動作させる。続いて、マイコン２１は、平滑コンデンサ回路２３に対して二次電池６を接続するように、第２電源開閉器２５をオン状態（開閉器オン）に動作させる（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７の処理の実行を契機にして、二次電池６から供給される電力によって第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の充電が開始される。本実施形態では、ステップＳ１０７の処理が充電制御に相当する。なお、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の充電中は、マイコン２１がインバータ回路２２に対してリヤモータ１１の回転動作を指示しない状態である。

ステップＳ１０７にて、平滑コンデンサ回路２３に対して二次電池６を接続すると、マイコン２１は、平滑コンデンサ回路２３（第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１）の出力電圧Ｖｃが閾値Ｖβ以上まで上昇したか否かを判断するコンデンサ電圧判定を行う（ステップＳ１０８）。コンデンサ電圧判定の判断は、電圧センサ２７から入力する出力電圧Ｖｃが閾値Ｖβ以下であるか否かに基づいて行われる。この閾値Ｖβは、車載用制御装置２０を動作させるのに支障ない閾値以上の電荷（充電電荷）が第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１に蓄えられているとして経験的に導かれる電圧に設定されている。すなわち、ステップＳ１０８では、平滑コンデンサ回路２３の出力電圧Ｖｃによって、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の電荷（充電電荷）が車載用制御装置２０を動作させるのに支障ない閾値に達したか否かが判断されている。

ステップＳ１０８にて、平滑コンデンサ回路２３の電荷が閾値Ｖβよりも小さいと判断することにより（Ｓ１０８：Ｖｃ＜Ｖβ）、マイコン２１は、二次電池６から供給される電力によって第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の充電を引き続き行う。一方、ステップＳ１０８にて、平滑コンデンサ回路２３の電荷が閾値Ｖβ以上まで上昇したと判断することにより（Ｓ１０８：Ｖｃ≧Ｖβ）、マイコン２１は、平滑コンデンサ回路２３において、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１を並列に接続する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０９にて、マイコン２１は、第１コンデンサ開閉器３２を接点Ｐ１にオン状態、第２コンデンサ開閉器３３を接点Ｐ３にオン状態に動作させる。続いて、マイコン２１は、インバータ回路２２に対して二次電池６を接続するように、第１電源開閉器２４をオン状態（開閉器オン）に動作させるとともに、第２電源開閉器２５をオフ状態（開閉器オフ）に動作させる（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０の処理の実行を契機にして、二次電池６から供給される電力によってインバータ回路２２が動作可能となり、通常の走行状態時の処理が行われる状態に復帰される。そして、マイコン２１は、通常の走行状態におけるリヤモータ１１の動作に関わる処理を行う。

次に、車載用制御装置２０の作用を説明する。
図４（ａ）に示すように、車両１の急制動なしと判断されるとき、すなわち通常の走行状態中には、インバータ回路２２に対して二次電池６が接続されており、該二次電池６から平滑コンデンサ回路２３によって平滑化される直流電力がインバータ回路２２に入力される。このときの平滑コンデンサ回路２３において、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１には、二次電池６からの直流電力を平滑化する過程で電荷が蓄えられていく。

そして、図４（ｂ）に示すように、通常の走行状態中、急制動時処理のステップＳ１００にて、車両１の急制動ありと判断されるとき、インバータ回路２２に対して二次電池６が切り離される。その後からリヤモータ１１の回転に関わる電力が一時的に平滑コンデンサ回路２３（第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１）から確保されるようになる。これに加えて、急制動時処理のステップＳ１０２を経て、さらにリヤモータ１１が回転するので、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の電荷の放電が開始されるようになる。

こういった第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の電荷の放電の開始は、車載用制御装置２０外部における衝突、すなわち異常状態の検出に対して、事前に開始される。これにより、車両１の急制動ありと判断される結果、実際に車両１の衝突が発生しても、その衝突時点では第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の電荷の放電が既に開始されており、いくらかは電荷の放電を完了させることができる。

また、図４（ａ），（ｂ）に示すように、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の電荷の放電の際、リヤモータ１１の回転方向が正回転方向であったとき、すなわち車両１が前進していたとき、急制動時処理のステップＳ１００及びＳ１０２を経る結果、該正回転方向と逆方向、つまり車両１の後退に基づく逆回転方向にリヤモータ１１を回転させる。一方、リヤモータ１１の回転方向が逆回転方向であったとき、すなわち車両１が後退していたとき、急制動時処理のステップＳ１００及びＳ１０２を経る結果、該逆回転方向と逆方向、つまり車両１の前進に基づく正回転方向にリヤモータ１１を回転させる。

すなわち、急制動ありと判断されるとき、リヤモータ１１をこれまでと逆方向の回転動作によって第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の電荷を放電することになり、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の電荷を用いて車両１の減速、すなわち制動を促進することができる。これにより、急制動ありと判断される結果、実際に車両１の衝突が発生しても、その衝突時点では車両１をいくらかは減速させ、車両１の停止を補助することができる。

一方、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の放電の開始後、急制動時処理のステップＳ１０３にて、車両１の衝突を検出しないときには、リヤモータ１１に通常の走行状態における所望の動作を伴わせることができるようにする必要がある。ただし、このままリヤモータ１１に通常の走行状態における所望の動作を伴わせようにも、放電の開始後であることから平滑コンデンサ回路２３が本来の役割を果たすことができない状況にあり、車載用制御装置２０の運転状態が不安定になってしまう。

そこで、図４（ｃ）に示すように、急制動ありの判断後、急制動時処理のステップＳ１０３にて、車両１の衝突なしと判断されるとき、平滑コンデンサ回路２３に対して二次電池６が接続される。その後から二次電池６の電力によって第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１が充電されるようになる。その際には、急制動時処理のステップＳ１０６を経て、平滑コンデンサ回路２３において、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１が直列に接続されるようになる。

すなわち、平滑コンデンサ回路２３において、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１を用意し、さらにこれらを直列に接続して充電することから、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の電荷の充電が促進される。これにより、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の放電の開始後、車両１の衝突が発生しなければ、リヤモータ１１に通常の走行状態における所望の動作を伴わせる状態へ速やかに復帰させることができる。

なお、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の充電の開始後、急制動時処理のステップＳ１０８を経て、リヤモータ１１に通常の走行状態における所望の動作を伴わせることが可能になると、さらに急制動時処理のステップＳ１０９を経て、平滑コンデンサ回路２３において、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１が並列に接続されるようになる。

そして、図４（ａ）に示すように、さらにステップＳ１１０を経て、インバータ回路２２に対して二次電池６が接続されることで、リヤモータ１１に通常の走行状態における所望の操作を伴わせることができるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に示す効果を奏することができる。
（１）急制動を経る結果、実際に車両１の衝突が発生しても、その衝突時点では第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の電荷の放電が既に開始されており、いくらかは電荷の放電を完了させることができ、上記衝突時点での乗員のさらなる安全性を確保することができる。

（２）第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の放電の開始後、車両１の衝突が発生しなければ、リヤモータ１１に通常の走行状態における所望の動作を伴わせる状態へ速やかに復帰させることができ、車載用制御装置２０の運転状態が不安定になることを抑制しながら、上記衝突時点での乗員のさらなる安全性を確保することができる。

また、こういった効果を奏しながらも、専用の装置としては平滑コンデンサ回路２３といった最小限に止めているので、装置の大型化を抑えることができ、コストの削減にも寄与することができる。

（３）急制動ありと判断されるとき、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の電荷を用いて車両１の減速、すなわち制動を促進することができ、実際に車両１の衝突が発生しても、車両１の停止を補助することができる。したがって、上記衝突時点での乗員のさらなる安全性を確保することができる。

（４）また、車両１の急制動ありと判断された後には、リヤモータ１１をこれまでと逆方向に回転させることで、該回転による動力によって車両１の減速、すなわち制動を補助することができる。したがって、実際に車両１で急制動が発生しているとき、衝突の発生の抑制に寄与することができ、乗員の安全性を好適に確保することができる。さらに第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の電荷を無駄なく利用することができる。

（５）例えば、車両１が他の車両に衝突された場合であれば、該衝突をきっかけに車両１が他の車両にさらに衝突するといった二次的な衝突が発生することもある。そこで、車両１の衝突の検出に対して、事前にリヤモータ１１をこれまでと逆方向に回転させることで、上述した二次的な衝突の発生を抑制することができ、乗員の安全性を好適に確保することができる。さらに第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の電荷を無駄なく利用することができる。

（６）急制動ありと判断された後、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の充電後、インバータ回路２２に対して二次電池６が接続される場合には、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１を並列に接続する。これにより、直列の接続を維持する場合よりも平滑コンデンサ回路２３としての容量を大きく確保することができ、車載用制御装置２０の運転状態が不安定になることを抑制することができる。

なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・急制動時処理（ステップＳ１００）では、ブレーキ操作量ＢＲＫのみから車両１の急制動を判断してもよいし、車速ＳＰの減衰量のみから車両１の急制動を判断してもよい。その他、回転角度センサ等のリヤモータ１１の回転速度の変化から車両１の急制動を判断してもよい。

・急制動時処理（ステップＳ１０３）では、加速度センサ９Ａの代わりに圧力センサを用いることもできる。このようなセンサであれば、車載用制御装置２０として組み込むこともできる。また、この処理では、車速ＳＰの減衰量から車両１の衝突（異常）を判断してもよい。その他、回転角度センサ等のリヤモータ１１の回転速度の変化から車両１の衝突（異常）を判断してもよい。

・急制動時処理のステップＳ１０８を経た後、とりあえずは第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１の接続を直列に維持して、ステップＳ１１０を経た後の途中で並列に接続するように切り替えてもよい。

・第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１を放電させる手法を変更してもよく、例えば、放電用の抵抗を設けた放電専用の装置（回路）を用意し、急制動ありと判断するときに上記放電専用の装置（回路）に対して平滑コンデンサ回路２３を接続する手法等が考えられる。

・平滑コンデンサ回路２３に設けられる平滑コンデンサは、単数にすることもできる。一方、こういった平滑コンデンサは、３個以上にすることもできる。
・平滑コンデンサ回路２３では、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１を常に直列に接続することもできる。一方、平滑コンデンサ回路２３では、第１及び第２平滑コンデンサ３０，３１を常に並列に接続することもできる。これによれば、直流電力を平滑化する際に平滑コンデンサの容量を大きく確保することができる。

・第１及び第２電源開閉器２４，２５、第１及び第２コンデンサ開閉器３２，３３の切り替えには、別途、制御装置を設けるようにしてもよい。また、上記制御装置は、ブレーキセンサ７Ａ、加速度センサ９Ａ、及び車速センサ１０Ａから検出結果を入力したり、マイコン２１から指示されたりして各開閉器の切り替えを行う。

・第１及び第２電源開閉器２４，２５、第１及び第２コンデンサ開閉器３２，３３として機械式リレーを用いたが、これに限らず、例えば、ＦＥＴ等のスイッチング素子を用いてもよい。

・車載用制御装置２０は、リヤタイヤ１４に連結されたリヤモータ１１の作動を制御したが、これに限らず、他の用途に用いられるモータの作動を制御してもよい。このようなモータとしては、例えば、インホイールモータ等がある。

・車載用制御装置２０は、車両に搭載される電力変換装置としたが、車両に搭載される以外にも、所定の場所に固定して用いる電力変換装置として適用することもできる。この場合には、電力変換回路としてインバータ回路２２を用いたコンバータ回路を採用し、回転電機を発電機として機能させる電力変換装置として用いることもできる。

・車両１では、フロントモータ５及びリヤモータ１１の両モータを電力駆動にしてもよい。この場合、平滑コンデンサ回路、インバータ回路、及び開閉器を各モータに対してそれぞれ設けて車載用制御装置２０が両モータを制御することもできる。このように車載用制御装置２０で両モータを制御する場合には、例えば、車両１の衝突等により一方のインバータ回路等が故障しても、他方のインバータ回路等を用いて両モータに対する平滑コンデンサの放電を行うこともできるようになる。

・急制動時処理のステップＳ１０５では、車両１の停止を判断してマイコン２１の動作を停止させることもできる。
・車両１は、駆動方式の異なるハイブリッド自動車や、所謂、電気自動車であってもよい。

次に、上記実施形態及び別例（変形例）から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記制御回路は、前記充電制御の開始後、複数の前記平滑コンデンサにおける充電電荷が閾値に達する場合に複数の前記平滑コンデンサを並列に接続するとともに、前記開閉器を切り替えて前記電力変換回路に対して前記二次電池を接続する。この構成によれば、充電制御後、電力変換回路に対して二次電池が接続される場合には、複数の平滑コンデンサを並列に接続することから、直列の接続を維持する場合よりも平滑コンデンサとしての容量を大きく確保することができ、装置の運転状態が不安定になることを抑制することができる。

（ロ）前記回転電機は、モータである。すなわち、電力変換装置において、制御回路により回転動作が制御される回転電機の一例としてモータを挙げることができる。

１…車両、６…二次電池、７Ａ…ブレーキセンサ、９Ａ…加速度センサ、１０Ａ…車速センサ、１１…リヤモータ、２０…車載用制御装置、２１…マイコン、２２…インバータ回路、２３…平滑コンデンサ回路、２４…第１電源開閉器、２５…第２電源開閉器、３０…第１平滑コンデンサ、３１…第２平滑コンデンサ、３２…第１コンデンサ開閉器、３３…第２コンデンサ開閉器。

Claims (4)

1. 二次電池から入力する直流電力を平滑化する平滑コンデンサと、該直流電力を交流電力に変換して該変換後の交流電力を回転電機に出力する電力変換回路と、前記電力変換回路を制御することで前記回転電機の所定方向への回転動作を制御する制御回路とを備えた電力変換装置において、
   前記電力変換回路に対して前記二次電池の接続と切り離しとが可能な開閉器を備え、
   前記制御回路は、
   前記開閉器を切り替えて前記電力変換回路に対して前記二次電池を接続しているときに、電力変換装置外部における異常状態を検出しておらず、前記回転電機の回転速度の減衰に関わる変化量が所定値を超える場合、前記開閉器を切り替えて前記電力変換回路に対して前記二次電池を切り離すとともに、前記平滑コンデンサの電荷を放電する放電制御を開始し、
   前記放電制御の開始後、前記異常状態を検出する場合に前記制御回路の動作を停止させることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記平滑コンデンサは、複数設けられており、
   前記制御回路は、前記放電制御の開始後、前記異常状態を検出しなかった場合、複数の前記平滑コンデンサを直列に接続して前記二次電池を通じて複数の前記平滑コンデンサに電荷を充電する充電制御を開始する請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記制御回路は、前記放電制御の際、前記回転電機をこれまでと逆方向に回転動作させるように制御する請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
4. 車両に搭載される車載用制御装置において、
   請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の電力変換装置を備えることを特徴とする車載用制御装置。