JP2016124496A - ハイブリッド自動車の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇圧コンバータの下アームがオン固着したときに、車両を停止させると共にコンデンサの電荷を放電させる（電圧を低下させる）。
【解決手段】昇圧コンバータの下アームがオン固着したときには、上アームをオンとする（Ｓ１００）、その後に、高圧側コンデンサの電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以上に至ったときには（Ｓ１２０）、上アームをオンとする（Ｓ１３０）。そして、高圧側コンデンサの電圧ＶＨが低圧側コンデンサの電圧ＶＬと等しくなったときには（Ｓ１５０）、システムメインリレーをオフとし（Ｓ１６０）、モータＭＧ２が回生駆動されると共にモータＭＧ１にｄ軸電流が流れるようにインバータのトランジスタを制御する（Ｓ１７０）。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド自動車の制御装置に関し、詳しくは、エンジンと、プラネタリギヤと、第１，第２モータと、第１，第２インバータと、バッテリと、昇圧コンバータと、高圧側コンデンサと、低圧側コンデンサと、リレーと、を備えるハイブリッド自動車に関する。

従来、走行用のモータと、インバータと、バッテリと、昇降圧コンバータと、第１，第２平滑コンデンサと、リレーと、を備える電気自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。インバータは、モータを駆動する。昇降圧コンバータは、第１，第２スイッチング素子と、第１，第２ダイオードと、コイルと、を有する。第１，第２スイッチング素子は、インバータの正極母線と負極母線とに直列に配置されている。第１，第２ダイオードは、第１，第２スイッチング素子に対して並列に電圧を保持するように取り付けられている。コイルは、第１，第２スイッチング素子の中間と、バッテリの正極側と、に取り付けられている。この昇降圧コンバータは、バッテリの電圧を昇圧してインバータに供給したり、インバータの電圧を降圧してバッテリに供給したりする。第１平滑コンデンサは、昇降圧コンバータからみてインバータに並列に接続され、昇圧後の電圧を平滑する。第２平滑コンデンサは、昇降圧コンバータからみてバッテリに並列に接続され、昇圧前の電圧を平滑する。リレーは、バッテリと、第２平滑コンデンサと、の間に設けられている。この電気自動車では、車両の衝突時，インバータの故障時には、昇降圧コンバータの第１，第２スイッチング素子を共にオンとすることにより、第１平滑コンデンサの電荷を放電する。

特開２０１０−２００４５５号公報

こうした自動車において、昇降圧コンバータの第２スイッチング素子（下アーム）がオン固着したときには、インバータの正極母線と負極母線との間の短絡（の継続）を回避するために、昇降圧コンバータの第１スイッチング素子（上アーム）がオフとされる。そして、昇降圧コンバータの下アームに電流が流れ続けて、下アームが破損してオフ故障に至ると、コイルに蓄えられているエネルギが第１ダイオードを介して第１平滑コンデンサに供給され、第１平滑コンデンサの電圧が上昇する。第１平滑コンデンサの電圧が高い状態で保持されると、インバータの正極母線および負極母線と、インバータおよび昇圧コンバータなどを収容するケースと、の間の絶縁性能が低下するおそれがある。このため、第１平滑コンデンサの電圧が高い状態で保持されるのを抑制することが要請される。また、走行中に昇圧コンバータの下アームがオン固着したときには、その後に、車両を減速させて停止させることが要請される。

本発明のハイブリッド自動車の制御装置は、昇圧コンバータの下アームがオン固着したときに、車両を停止させると共にコンデンサの電荷を放電させる（電圧を低下させる）ことを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車の制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車の制御装置は、
エンジンと、
動力を入出力可能な第１モータと、
前記第１モータの回転軸と前記エンジンの出力軸と駆動輪に連結された駆動軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、
前記第１モータを駆動するための第１インバータと、
前記第２モータを駆動するための第２インバータと、
バッテリと、
前記バッテリ側の低圧側電力ラインの電力を昇圧して前記第１，第２モータ側の高圧側電力ラインに供給可能なコンバータとして構成され、前記高圧側電力ライン間に直列配置された上アームと下アームとからなる２つのスイッチング素子と、前記２つのスイッチング素子のそれぞれに逆方向に並列接続された２つのダイオードと、前記２つのスイッチング素子の中間点と前記低圧側電力ラインにおける正極側ラインとに接続されたリアクトルと、を有する昇圧コンバータと、
前記高圧側電力ライン間に接続された高圧側コンデンサと、
前記低圧側電力ライン間に接続された低圧側コンデンサと、
前記低圧側電力ラインの前記低圧側コンデンサよりも前記バッテリ側に設けられたリレーと、
を備えるハイブリッド自動車の制御装置であって、
前記下アームがオン固着して前記上アームがオフとなるように前記昇圧コンバータを制御した後に、前記高圧側コンデンサの電圧が所定電圧以上になったときには、前記上アームがオンとなるように前記昇圧コンバータを制御し、
その後に、前記高圧側コンデンサの電圧が前記低圧側コンデンサとに等しくなったときには、前記リレーがオフとなるように前記リレーを制御し、前記第２モータが回生駆動されると共に前記第１モータにｄ軸電流が流れるように前記第１，第２インバータを制御する、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド自動車の制御装置では、昇圧コンバータの下アームがオン固着したときには、昇圧コンバータの上アームがオフとなるように昇圧コンバータを制御する。これにより、高圧側電力ライン間の短絡（の継続）を回避することができる。そして、下アームに電流が流れ続けて、下アームが破損してオフ故障に至ると、リアクトルに蓄えられているエネルギが高圧側電力ラインに供給され、高圧側コンデンサの電圧が上昇する。そして、高圧側コンデンサの電圧が所定電圧以上になったときには、上アームがオンとなるように昇圧コンバータを制御する。これにより、高圧側コンデンサの電圧が上アームを介して低圧側電力ラインに供給されるから、高圧側コンデンサの電圧が高い電圧で保持されるのを抑制することができる。この結果、高圧側電力ラインと、第１，第２インバータおよび昇圧コンバータなどを収容するケースと、の間の絶縁性能が低下するのを抑制することができる。その後、高圧側コンデンサの電圧が低下して低圧側コンデンサとに等しくなったときには、リレーがオフとなるようにリレーを制御し、第２モータが回生駆動されると共に第１モータにｄ軸電流が流れるように第１，第２インバータを制御する。これにより、第２モータの回生駆動によって、車両を減速させることができると共に、第１モータにｄ軸電流を流すことによって、第２モータによる回生電力，高圧側コンデンサおよび低圧側コンデンサの電荷を消費させることができる。即ち、車両を減速させて停止させると共に、高圧側コンデンサおよび低圧側コンデンサの電荷を更に放電させる（電圧を更に低下させる）ことができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車の制御装置において、前記下アームがオン固着した後に、前記高圧側コンデンサの電圧が前記低圧側コンデンサとに等しくなって、前記リレーをオフとしたときには、前記第２モータの回生駆動に伴って発生する電力よりも前記第１モータにｄ軸電流を流すことによる消費電力が大きくなるように前記第１，第２モータを制御するものとしてもよい。こうすれば、第２モータの回生駆動に伴って発生する電力と、高圧側コンデンサおよび低圧側コンデンサの電荷と、を第１モータで消費させることができる。

また、本発明のハイブリッド自動車の制御装置において、前記エンジンを運転しながら走行している最中に前記昇圧コンバータの下アームがオン固着したときには、前記エンジンの運転を停止するものとしてもよい。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 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ＨＶＥＣＵ７０により実行される異常時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 昇圧コンバータ５５の下アームがオン固着したときの、昇圧コンバータ５５の上アームおよび下アームの状態，システムメインリレー５６の状態，高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨとの時間変化の様子の一例を示す説明図である。

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、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。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１に示すように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、昇圧コンバータ５５と、バッテリ５０と、システムメインリレー５６と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により運転制御されている。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートから入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒ。スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットル開度ＴＨ。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号としては、以下のものを挙げることができる。燃料噴射弁への駆動信号。スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号。イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このエンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御する。また、エンジンＥＣＵ２４は、必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３により検出されたクランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト２６の回転数、即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６とモータＭＧ２の回転子とが接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、エンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されている。このモータＭＧ１は、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様に、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されている。このモータＭＧ２は、上述したように、回転子が駆動軸３６に接続されている。

図１や図２に示すように、インバータ４１は、高圧側電力ライン５４ａに接続されている。このインバータ４１は、６つのトランジスタ（スイッチング素子）Ｔ１１〜Ｔ１６と、６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ、高圧側電力ライン５４ａの正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側になるように、２個ずつペアで配置されている。６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６は、それぞれ、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータＭＧ１の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ４１に電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ１が回転駆動される。

インバータ４２は、インバータ４１と同様に、高圧側電力ライン５４ａに接続されている。また、インバータ４２は、インバータ４１と同様に、６つのトランジスタ（スイッチング素子）Ｔ２１〜Ｔ２６と、６つのダイオードＤ２１〜Ｄ２６と、を有する。そして、インバータ４２に電圧が作用しているときに、モータＥＣＵ４０によって、対となるトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ２が回転駆動される。

昇圧コンバータ５５は、高圧側電力ライン５４ａと、バッテリ５０が接続された低圧側電力ライン５４ｂと、に接続されている。この昇圧コンバータ５５は、２つのトランジスタ（スイッチング素子）Ｔ３１，Ｔ３２と、２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬと、を有する。トランジスタＴ３１は、高圧側電力ライン５４ａの正極母線に接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、高圧側電力ライン５４ａおよび低圧側電力ライン５４ｂの負極母線と、に接続されている。２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２は、それぞれ、トランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点Ｃｎと、低圧側電力ライン５４ｂの正極母線と、に接続されている。昇圧コンバータ５５は、モータＥＣＵ４０によって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、低圧側電力ライン５４ｂの電力を昇圧して高圧側電力ライン５４ａに供給したり、高圧側電力ライン５４ａの電力を降圧して低圧側電力ライン５４ｂに供給したりする。以下、昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２を、それぞれ、上アーム，下アームという。

高圧側電力ライン５４ａの正極母線と負極母線とには、高圧側コンデンサ５７が接続されている。低圧側電力ライン５４ｂの正極母線と負極母線とには、低圧側コンデンサ５８が接続されている。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇圧コンバータ５５を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２。モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流。高圧側コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからの高圧側コンデンサ５７（高圧側電力ライン５４ａ）の電圧ＶＨ。低圧側コンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからの低圧側コンデンサ５８（低圧側電力ライン５４ｂ）の電圧ＶＬ。昇圧コンバータ５５の接続点ＣｎとリアクトルＬとの間に取り付けられた電流センサ５５ａからのリアクトルＬの電流ＩＬ（リアクトルＬ側から接続点側に流れるときが正の値）。モータＥＣＵ４０からは、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇圧コンバータ５５を駆動制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号としては、以下のものを挙げることができる。インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６へのスイッチング制御信号。昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このモータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２や昇圧コンバータ５５を駆動制御する。また、モータＥＣＵ４０は、必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２や昇圧コンバータ５５の駆動状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいて、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低圧側電力ライン５４ｂに接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２により管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂ。バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂ。バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂ。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このバッテリＥＣＵ５２は、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂにより検出された電池電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを演算している。バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。また、バッテリＥＣＵ５２は、演算した蓄電割合ＳＯＣと、温度センサ５１ｃにより検出された電池温度Ｔｂと、に基づいてバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である。

システムメインリレー５６は、低圧側電力ライン５４ｂの正極母線および負極母線における低圧側コンデンサ５８よりもバッテリ５０側に設けられている。このシステムメインリレー５６は、オンのときには、バッテリ５０と昇圧コンバータ５５とを接続し、オフのときには、バッテリ５０と昇圧コンバータ５５との接続を解除する。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号。シフトレバー８１の操作位置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。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からのブレーキペダルポジションＢＰ。車速センサ８８からの車速Ｖ。ＨＶＥＣＵ７０からは、システムメインリレー５６への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。このＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、ハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード），電動走行モード（ＥＶ走行モード）などの走行モードで走行する。ＨＶ走行モードは、エンジン２２の運転とモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動とを伴って走行する走行モードである。ＥＶ走行モードは、エンジン２２を運転停止すると共にモータＭＧ２を駆動して走行する走行モードである。

ＨＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて、走行に要求される（駆動軸３６に出力すべき）要求トルクＴｒ＊を設定する。続いて、要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｐを乗じて、走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算する。ここで、駆動軸３６の回転数Ｎｐとしては、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２，車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数などを用いることができる。そして、走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じて、車両に要求される要求パワーＰｅ＊を計算する。次に、要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信すると、受信した目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２が運転されるように、エンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御，開閉タイミング制御などを行なう。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信すると、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このＨＶ走行モードでは、要求パワーＰｅ＊が停止用閾値Ｐｓｔｏｐ以下に至ったときなどに、エンジン２２の停止条件が成立したと判断し、エンジン２２の運転を停止して、ＥＶ走行モードに移行する。

ＥＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、ＨＶ走行モードと同様に、要求トルクＴｒ＊を設定する。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する。そして、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるように、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。そして、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信すると、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このＥＶ走行モードでは、ＨＶ走行モードと同様に計算した要求パワーＰｅ＊が停止用閾値Ｐｓｔｏｐよりも大きい始動用閾値Ｐｓｔａｒｔ以上に至ったときなどに、エンジン２２の始動条件が成立したと判断し、エンジン２２を始動して、ＨＶ走行モードに移行する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、走行中に昇圧コンバータ５５の下アームのオン固着を検知したときの動作について説明する。図３は、実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される異常時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、走行中に昇圧コンバータ５５の下アームのオン固着を検知したときに実行される。なお、実施例では、昇圧コンバータ５５の下アームをオフとすべきタイミングで上アームと下アームとに比較的大きな電流が流れているときなどに、昇圧コンバータ５５の下アームがオン固着していると判定する（オン固着を検知する）ものとした。ここで、昇圧コンバータ５５の上アームと下アームとに比較的大きな電流が流れているか否かは、例えば、昇圧コンバータ５５の上アームと下アームとに電流センサ，電流検出用素子（回路）などを取り付けておいて検出することができる。

異常時処理ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、昇圧コンバータ５５の上アームオフ指令，インバータ４１，４２のゲート遮断指令をモータＥＣＵ４０に送信すると共にエンジン２２の運転停止指令をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ１００）。モータＥＣＵ４０は、上アームオフ指令を受信すると、昇圧コンバータ５５の上アームをオフとする。この処理は、昇圧コンバータ５５の上アームと下アームとが共にオンとなって高圧側電力ライン５４ａの正極母線と負極母線との間が短絡する（短絡が継続する）のを回避するための処理である。また、モータＥＣＵ４０は、インバータ４１，４２のゲート遮断指令を受信すると、インバータ４１，４２をゲート遮断する（トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６の全てをオフとする）。エンジンＥＣＵ２４は、運転停止指令を受信すると、エンジン２２を運転しているときにはエンジン２２の運転を停止し、エンジン２２を運転停止しているときにはその状態を保持する。

続いて、高圧側コンデンサ５７（高圧側電力ライン５４ａ）の電圧ＶＨを入力する（ステップＳ１１０）。ここで、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨは、電圧センサ５７ａにより検出された値をモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。

こうして高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨを入力すると、入力した高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨを閾値ＶＨｒｅｆと比較する（ステップＳ１２０）。いま、昇圧コンバータ５５の下アームのオン固着を検知して、インバータ４１，４２をゲート遮断すると共に昇圧コンバータ５５の上アームをオフとしたときを考えている。このとき、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数の大きさによっては、その回転によって発生する逆起電圧が高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨよりも高くなり、その逆起電圧に起因する電力（以下、第１電力という）が高圧側電力ライン５４ａに供給される。昇圧コンバータ５５の上アームがオフとなっているため、第１電力は、昇圧コンバータ５５を介して低圧側電力ライン５４ｂに供給されない。このため、高圧側コンデンサ５７（高圧側電力ライン５４ａ）の電圧ＶＨが上昇する。また、昇圧コンバータ５５の下アームには、バッテリ５０からの電流が流れ続ける。このため、下アームは、比較的短時間（例えば、数μｓｅｃ程度）で破損（熱破損）してオフ故障に至る。そして、下アームがオフ故障に至ると、リアクトルＬのエネルギに起因する電力（以下、第２電力という）がダイオードＤ３１を介して高圧側電力ライン５４ａに供給され、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨが更に上昇する。上述の閾値ＶＨｒｅｆは、電圧ＶＨ１よりも５０Ｖ，１００Ｖ程度低い値を用いることができる。ここで、電圧ＶＨ１は、第２電力によって昇圧コンバータ５５の電圧が上昇して至ると想定される電圧として、リアクトルＬの定格などに基づいて定められる。電圧ＶＨ１としては、例えば、８００Ｖ，８５０Ｖ，９００Ｖなどが用いられる。

ステップＳ１２０で高圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ未満のときには、ステップＳ１１０に戻る。こうしてステップＳ１１０，Ｓ１２０の処理を繰り返し実行して、高圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以上に至ると、昇圧コンバータ５５の上アームオン指令をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１３０）。モータＥＣＵ４０は、上アームオン指令を受信すると、昇圧コンバータ５５の上アームをオンとする。昇圧コンバータ５５の下アームのオフ故障後には、第２電力により、昇圧コンバータ５５の上アームをオンとしたか否かに拘わらず、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨは、閾値ＶＨｒｅｆを超えて電圧ＶＨ１まで至ると考えられる。高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以上に至ったときに上アームをオンとしない場合（比較例）、高圧側コンデンサ５７の電圧が電圧ＶＨ１付近で保持される。そして、ある程度の時間（例えば、１００ｍｓｅｃ〜５００ｍｓｅｃ程度）が経過すると、高圧側電力ライン５４ａと、インバータ４１，４２および昇圧コンバータ５５などを収容するケースと、の間の絶縁性能が低下するおそれがある。これに対して、実施例では、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以上に至ったときに、上アームをオンとすることにより、高圧側コンデンサ５７の電荷が昇圧コンバータ５５の上アームを介して低圧側電力ライン５４ｂに供給される。これにより、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨを低下させることができる。この結果、二次故障が生じるのを抑制することができる。

続いて、高圧側コンデンサ５７（高圧側電力ライン５４ａ）の電圧ＶＨと、低圧側コンデンサ５８（低圧側電力ライン５４ｂ）の電圧ＶＬと、を入力する（ステップＳ１４０）。ここで、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨは、電圧センサ５７ａにより検出された値をモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。低圧側コンデンサ５８の電圧ＶＬは、電圧センサ５８ａにより検出された値をモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力した高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨと低圧側コンデンサ５８の電圧ＶＬとが等しいか否かを判定する（ステップＳ１５０）。高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨと低圧側コンデンサ５８の電圧ＶＬとが等しくないとき（電圧ＶＨが電圧ＶＬよりも高いとき）には、ステップＳ１４０に戻る。

こうしてステップＳ１４０，Ｓ１５０の処理を繰り返し実行して、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨと低圧側コンデンサ５８の電圧ＶＬとが等しくなると、システムメインリレー５６をオフとし（ステップＳ１６０）、モータＭＧ２の回生駆動指令とモータＭＧ１のｄ軸電流指令とをバッテリ５０に送信して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ２の回生駆動指令とモータＭＧ１のｄ軸電流指令とを受信すると、モータＭＧ２が回生駆動されるようにインバータ４２のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なうと共にモータＭＧ１にｄ軸電流が流れるようにインバータ４１のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。モータＭＧ２の回生駆動によって、車両を減速させて停止させることができる。また、モータＭＧ１にｄ軸電流を流すことによって、モータＭＧ１からトルクを発生させずにモータＭＧ１で電力を消費させることができる。実施例では、モータＭＧ２の回生駆動に伴って発生する電力よりもモータＭＧ１にｄ軸電流を流すことによる消費電力が大きくなるように、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する（インバータ４１，４２のスイッチング素子を制御する）ものとした。これにより、モータＭＧ２の回生駆動に伴って発生する電力と、高圧側コンデンサ５７および低圧側コンデンサ５８の電荷と、をモータＭＧ１で消費させることができる。したがって、高圧側コンデンサ５７および低圧側コンデンサ５８の電圧ＶＨ，ＶＬを低下させることができる。即ち、こうしたモータＭＧ１，ＭＧ２の制御により、車両を減速させて停止させると共に、高圧側コンデンサ５７および低圧側コンデンサ５８の電圧ＶＨ，ＶＬを低下させることができるのである。なお、モータＭＧ２の回生駆動は、車両が停止したときに終了するものとした。また、モータＭＧ１へのｄ軸電流の通電は、車両が停止し且つ高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨが十分に低くなった（値０或いはそれよりも若干高い値（数Ｖ〜数十Ｖ程度）まで低下した）ときに終了するものとした。

図４は、昇圧コンバータ５５の下アームがオン固着したときの、昇圧コンバータ５５の上アームおよび下アームの状態，システムメインリレー５６の状態，高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨとの時間変化の様子の一例を示す説明図である。図中、実線は、実施例を示し、一点鎖線は、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以上に至っても上アームをオンとしない比較例の様子を示す。実施例および比較例では、共に、昇圧コンバータ５５の上アームおよび下アームをスイッチングしている最中に下アームのオン固着を判定すると（時刻ｔ１）、高圧側電力ライン５４ａ間の短絡（の継続）を回避するために、上アームをオフとする。上アームのオフにより、第１電力が低圧側電力ライン５４ｂに供給されなくなり、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨが上昇する。そして、下アームが通電の継続によって破損してオフ故障に至ると（時刻ｔ２）、第２電力がダイオードＤ３１を介して高圧側コンデンサ５７に供給される。このため、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨは更に上昇する。比較例では、その後に上アームをオンとしないことにより、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨが上述の電圧ＶＨ１付近で保持され、高圧側電力ライン５４ａと、インバータ４１，４２および昇圧コンバータ５５などを収容するケースと、の間の絶縁性能が低下するおそれがある。一方、実施例では、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以上に至ったときに（時刻ｔ３）、上アームをオンとすることにより、第２電力によって高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨが電圧ＶＨ１間で上昇した後に（時刻ｔ４〜）、高圧側コンデンサ５７の電荷が昇圧コンバータ５５の上アームを介して低圧側電力ライン５４ｂに供給される。これにより、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨを低下させることができる。この結果、高圧側電力ライン５４ａと、インバータ４１，４２および昇圧コンバータ５５などを収容するケースと、の間の絶縁性能が低下するのを抑制することができる。そして、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨが低下して低圧側コンデンサ５８の電圧ＶＬに等しくなると（時刻ｔ５）、システムメインリレー５６をオフとする。そして、モータＭＧ２の回生駆動とモータＭＧ１にｄ軸電流を流すこととによって、車両を減速させて停止させると共に、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨ（および低圧側コンデンサ５８の電圧ＶＬ）を更に低下させることができる。モータＭＧ２の回生駆動は、車両が停止すると終了される。モータＭＧ１へのｄ軸電流の通電は、車両が停止し且つコンデンサ５７の電圧ＶＨが十分に低くなったときに終了される。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０の制御装置では、昇圧コンバータ５５の下アームがオン固着したときには、上アームをオフとし、その後に、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以上に至ったときには、上アームをオンとする。これにより、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨが高い状態で保持されるのを抑制することができる。この結果、高圧側電力ライン５４ａと、インバータ４１，４２および昇圧コンバータ５５などを収容するケースと、の間の絶縁性能が低下するのを抑制することができる。そして、高圧側コンデンサ５７の電圧ＶＨが低圧側コンデンサ５８の電圧ＶＬと等しくなったときには、システムメインリレー５６をオフとし、モータＭＧ２が回生駆動されると共にモータＭＧ１にｄ軸電流が流れるようにインバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６を制御する。これにより、車両を減速させて停止させると共に、高圧側コンデンサ５７および低圧側コンデンサ５８の電荷を放電させる（電圧ＶＨ，ＶＬを低下させる）ことができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１モータ」に相当し、プラネタリギヤ３０が「プラネタリギヤ」に相当し、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、インバータ４１が「第１インバータ」に相当し、インバータ４２が「第２インバータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、昇圧コンバータ５５が「昇圧コンバータ」に相当し、高圧側コンデンサ５７が「高圧側コンデンサ」に相当し、低圧側コンデンサ５８が「低圧側コンデンサ」に相当し、システムメインリレー５６が「リレー」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

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、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ 高圧側電力ライン、５４ｂ 低圧側電力ライン、５５ 昇圧コンバータ、５５ａ 電流センサ、５７ 高圧側コンデンサ、５７ａ 電圧センサ、５８ 低圧側コンデンサ、５８ａ 電圧センサ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。

Claims (1)

1. エンジンと、
   動力を入出力可能な第１モータと、
   前記第１モータの回転軸と前記エンジンの出力軸と駆動輪に連結された駆動軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、
   前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、
   前記第１モータを駆動するための第１インバータと、
   前記第２モータを駆動するための第２インバータと、
   バッテリと、
   前記バッテリ側の低圧側電力ラインの電力を昇圧して前記第１，第２モータ側の高圧側電力ラインに供給可能なコンバータとして構成され、前記高圧側電力ライン間に直列配置された上アームと下アームとからなる２つのスイッチング素子と、前記２つのスイッチング素子のそれぞれに逆方向に並列接続された２つのダイオードと、前記２つのスイッチング素子の中間点と前記低圧側電力ラインにおける正極側ラインとに接続されたリアクトルと、を有する昇圧コンバータと、
   前記高圧側電力ライン間に接続された高圧側コンデンサと、
   前記低圧側電力ライン間に接続された低圧側コンデンサと、
   前記低圧側電力ラインの前記低圧側コンデンサよりも前記バッテリ側に設けられたリレーと、
   を備えるハイブリッド自動車の制御装置であって、
   前記下アームがオン固着して前記上アームがオフとなるように前記昇圧コンバータを制御した後に、前記高圧側コンデンサの電圧が所定電圧以上になったときには、前記上アームがオンとなるように前記昇圧コンバータを制御し、
   その後に、前記高圧側コンデンサの電圧が前記低圧側コンデンサとに等しくなったときには、前記リレーがオフとなるように前記リレーを制御し、前記第２モータが回生駆動されると共に前記第１モータにｄ軸電流が流れるように前記第１，第２インバータを制御する、
   ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。

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