JP2016140165A

JP2016140165A - 自動車

Info

Publication number: JP2016140165A
Application number: JP2015013061A
Authority: JP
Inventors: 光頼松村; Mitsuyori Matsumura; 内藤　隆之; Takayuki Naito; 隆之内藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2016-08-04
Anticipated expiration: 2035-01-27
Also published as: JP6365324B2

Abstract

【課題】絶縁抵抗の低下を誤検出するのを抑制する。
【解決手段】モータからトルクを出力しているときに、モータ回転数Ｎｍ２が、ノイズに対して絶縁抵抗低下検出装置が絶縁抵抗の低下を誤検出する可能性があるとして定められた所定回転数範囲（Ｎｒｅｆ１≦Ｎｍ２＜Ｎｒｅｆ２）にあるか否か、モータ駆動用のインバータのキャリア周波数ｆｍｇ２がセンターずらしＰＷＭ制御を実行する周波数ｆｒｅｆであるか否かを判定する（Ｓ１２０，Ｓ１３０）。モータ回転数Ｎｍ２が所定回転数範囲にあるとき、又は、キャリア周波数ｆｍｇ２が周波数ｆｒｅｆであるときには、絶縁抵抗低下検出装置による絶縁抵抗の低下の検出を禁止する（Ｓ１５０）。これにより、絶縁抵抗低下検出装置により絶縁抵抗の低下を誤検出するのを抑制することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、自動車に関し、詳しくは、走行用のモータを駆動するインバータをパルス幅変調制御方式により制御する制御手段と、発振電源からの電気信号の印加により絶縁抵抗の低下を検出する絶縁抵抗低下検出装置と、を備える自動車に関する。

従来、この種の自動車としては、バッテリの負極に接続され、バッテリに接続された電気系統の絶縁抵抗の低下を検出する絶縁抵抗低下検出装置を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、電気系統に取り付けられた電力遮断機能を有するインバータやリレーなどの電力制御装置を電力遮断状態と電力非遮断状態との間で状態を遷移させ、状態遷移の前後に生じる絶縁抵抗低下検出装置の出力の変化の大きさに基づいて絶縁抵抗の低下が発生した箇所を特定している。

特開２０１４−３６４６７号公報

上述の自動車が搭載する絶縁抵抗低下検出装置では、正常時の絶縁抵抗を必要最小限で設計すると、装置の出力特性のばらつきなどにより正常時と異常時の区別が困難となる。このため、ハード回路で構成しているフィルタ回路をソフトによるデジタルフィルタに置き換えれば、装置の出力特性のばらつきを低減し、正常時と異常時の区別をより正確に行なうことができる。しかし、ハード回路によるフィルタ回路をソフトによるデジタルフィルタに置き換えると、ノイズが重畳することにより装置に入力する波形（電圧振幅）が大きくなり、入力波形がオーバーレンジとなり、絶縁抵抗の低下を誤検出する場合が生じる。

本発明の自動車は、絶縁抵抗の低下を誤検出するのを抑制することを主目的とする。

本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車は、
走行用のモータと、バッテリと、前記モータの駆動用のインバータと、基本波の振幅中心として搬送波の振幅における所定位置を用いてパルス幅変調制御方式により前記インバータを制御する通常ＰＷＭ制御と基本波の振幅中心を前記所定位置からの変更を伴ってパルス幅変調制御方式により前記インバータを制御するセンターずらしＰＷＭ制御とを実行する制御手段と、発振電源からの電気信号を用いて前記バッテリに接続された電気系の絶縁抵抗の低下を検出する絶縁抵抗低下検出装置と、を備える自動車において、
前記制御手段は、前記モータの回転数が比較的低回転の第１閾値以上で第２閾値以下の所定回転数範囲であるとき又は前記センターずらしＰＷＭ制御を実行しているときには、前記絶縁抵抗低下検出装置による絶縁抵抗の低下の検出を禁止する手段である、
ことを特徴とする。

この本発明の自動車では、制御手段は、基本波の振幅中心として搬送波の振幅における所定位置を用いてパルス幅変調制御方式によりインバータを制御する通常ＰＷＭ制御と、基本波の振幅中心を所定位置からの変更を伴ってパルス幅変調制御方式によりインバータを制御するセンターずらしＰＷＭ制御とを実行してモータ駆動する。一方、絶縁抵抗低下検出装置は、発振電源からの電気信号を用いてバッテリに接続された電気系の絶縁抵抗の低下を検出する。そして、制御手段は、モータの回転数が比較的低回転の第１閾値以上で第２閾値以下の所定回転数範囲であるとき、又は、インバータをセンターずらしＰＷＭ制御を実行しているときには、絶縁抵抗低下検出装置による絶縁抵抗の低下の検出を禁止する。ここで、所定回転数範囲は、モータの回転に起因するノイズに対して絶縁抵抗低下検出装置が絶縁抵抗の低下を誤検出する可能性があるモータの回転数の範囲として実験などにより定められるものであり、第１閾値にモータの極対数と相数とを乗じたものが発振電源の発振周波数より小さく、第２閾値にモータの極対数と相数とを乗じたものが発振電源の発振周波数より大きくなるように定められる。したがって、モータの回転数が所定回転数範囲にあるときに絶縁抵抗低下検出装置による絶縁抵抗の低下の検出を禁止することにより、絶縁抵抗の低下を誤検出するのを抑制することができる。センターずらしＰＷＭ制御は、基本波の振幅中心の所定位置からの変更を周期的に行なうため、その周期によってノイズ振幅が重畳する場合が生じる。ノイズ振幅が重畳すると、絶縁抵抗低下検出装置による絶縁抵抗の低下の検出に誤検出の可能性が生じる。したがって、センターずらしＰＷＭ制御を実行しているときに絶縁抵抗低下検出装置による絶縁抵抗の低下の検出を禁止することにより、絶縁抵抗の低下を誤検出するのを抑制することができる。

本発明の一実施例としての自動車を備える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。絶縁抵抗低下検出装置９０とこの絶縁抵抗低下検出装置９０が接続された系の簡易モデル９５とを示す説明図である。診断対象と車体との間の絶縁抵抗と、電圧センサ９４により検出される電圧の振幅と、の関係の一例を示す説明図である。センターずらしＰＷＭ制御の一例を示す説明図である。実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される絶縁抵抗低下検出許可禁止処理の一例を示すフローチャートである。絶縁抵抗低下検出禁止領域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自動車を備えるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、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、高電圧バッテリ５０と、システムメインリレー５６と、低電圧バッテリ６０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２と、絶縁抵抗低下検出装置９０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、例えば、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からのクランク角θｃｒなどが入力ポートを介して入力されている。また、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。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサからのクランク角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，リングギヤ，キャリヤには、それぞれ、モータＭＧ１の回転子，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，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おり、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と同様の同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。

インバータ４１は、図２に示すように、駆動電圧系電力ライン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Ｔ１１〜Ｔ１６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ駆動電圧系電力ライン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２個ずつペアで配置されている。また、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、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、６つのトランジスタ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、図２に示すように、インバータ４１，４２が接続された駆動電圧系電力ライン５４ａと、高電圧バッテリ５０が接続された電池電圧系電力ライン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Ｔ３１，Ｔ３２と、トランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された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、駆動電圧系電力ライン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、駆動電圧系電力ライン５４ａおよび電池電圧系電力ライン５４ｂの負極母線と、に接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と、電池電圧系電力ライン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がオンオフされることにより、電池電圧系電力ライン５４ｂの電力を昇圧して駆動電圧系電力ライン５４ａに供給したり、駆動電圧系電力ライン５４ａの電力を降圧して電池電圧系電力ライン５４ｂに供給したりする。駆動電圧系電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられており、電池電圧系電力ライン５４ｂの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５８が取り付けられている。また、駆動電圧系電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとには、放電抵抗５９が取り付けられている。

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。図１に示すように、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、例えば、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，コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７の電圧（駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧）ＶＨ，コンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８の電圧（電池電圧系電力ライン５４ｂの電圧）ＶＬなどが入力ポートを介して入力されている。また、モータＥＣＵ４０からは、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や昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、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を駆動制御すると共に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、回転位置検出センサからのモータ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。

高電圧バッテリ５０は、例えば２００Ｖや２５０Ｖなどの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、上述したように電池電圧系電力ライン５４ｂに接続されている。この高電圧バッテリ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、高電圧バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、高電圧バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１からの電池電圧Ｖｂ，高電圧バッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサからの電池電流Ｉｂ，高電圧バッテリ５０に取り付けられた温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力ポートを介して入力されている。また、バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、必要に応じて高電圧バッテリ５０の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。バッテリＥＣＵ５２は、高電圧バッテリ５０を管理するために、電流センサにより検出された電池電流Ｉｂの積算値に基づいてそのときの高電圧バッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと温度センサにより検出された電池温度Ｔｂとに基づいて高電圧バッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。

システムメインリレー５６は、図２に示すように、電池電圧系電力ライン５４ｂのコンデンサ５８より高電圧バッテリ５０側に設けられている。このシステムメインリレー５６は、電池電圧系電力ライン５４ｂの正極側ラインに設けられた正極側リレーＳＭＲＢと、電池電圧系電力ライン５４ｂの負極側ラインに設けられた負極側リレーＳＭＲＧと、負極側リレーＳＭＲＧをバイパスするようにプリチャージ用抵抗Ｒとプリチャージ用リレーＳＭＲＰとが直列接続されたプリチャージ回路と、を有する。このシステムメインリレー５６は、ＨＶＥＣＵ７０によってオンオフされる。

低電圧バッテリ６０は、例えば１２Ｖの鉛蓄電池として構成されており、図示しない低電圧補機などと共に電力ライン（以下、低電圧系電力ラインという）５４ｃに接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６２は、電池電圧系電力ライン５４ｂのシステムメインリレー５６より昇圧コンバータ５５側と、低電圧系電力ライン５４ｃと、に接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ６２は、ＨＶＥＣＵ７０によって制御されることにより、電池電圧系電力ライン５４ｂの電力を降圧して低電圧系電力ライン５４ｃに供給したり、低電圧系電力ライン５４ｃの電力を昇圧して電池電圧系電力ライン５４ｂに供給したりする。

絶縁抵抗低下検出装置９０は、高電圧バッテリ５０の負極端子に接続されている。この絶縁抵抗低下検出装置９０は、図２に示すように、一方が接地された発振電源９１と、一方の端子が発振電源９１に接続された検出抵抗９２と、一方の端子が検出抵抗９２の他方の端子に接続されると共に他方の端子が高電圧バッテリ５０の負極端子に接続されたカップリングコンデンサ９３と、検出抵抗９２とカップリングコンデンサ９３との接続部の電圧を検出してＨＶＥＣＵ７０に出力する電圧センサ９４と、を有する。

図３は、絶縁抵抗低下検出装置９０と、この絶縁抵抗低下検出装置９０が接続された系の簡易モデル９５とを示す説明図である。簡易モデル９５は、高電圧システム全体のうち絶縁抵抗低下検出装置９０に接続された部分（以下、診断対象という）の回路モデルである。ここで、高電圧システムとしては、実施例では、モータＭＧ１，ＭＧ２とインバータ４１，４２と高電圧バッテリ５０と昇圧コンバータ５５とシステムメインリレー５６とコンデンサ５７，５８と駆動電圧系電力ライン５４ａと電池電圧系電力ライン５４ｂとが相当する。また、診断対象は、システムメインリレー５６の正極側リレーＳＭＲＢ，負極側リレーＳＭＲＧ，プリチャージ用リレーＳＭＲＰの少なくとも１つがオンのときには、高電圧システム全体となり、システムメインリレー５６の正極側リレーＳＭＲＢ，負極側リレーＳＭＲＧ，プリチャージ用リレーＳＭＲＰの全てがオフのときには、システムメインリレー５６より高電圧バッテリ５０側の部分（以下、バッテリ部という）となる。なお、以下、システムメインリレー５６よりインバータ４１，４２側については、インバータ部という。この簡易モデル９５は、一方の端子がカップリングコンデンサ９３に接続されると共に他方の端子が接地された絶縁抵抗９６と、この絶縁抵抗９６に並列に接続されたコモンモードコンデンサ９７と、により構成される。図４は、診断対象と車体との間の絶縁抵抗と、電圧センサ９４により検出される電圧の振幅と、の関係の一例を示す説明図である。簡易モデル９５即ち診断対象のインピーダンスが大きいときには、検出抵抗９２にほとんど電流が流れない。このため、このときに電圧センサ９４により検出される電圧波形は、発振電源９１と略同一の振幅の電圧波形となる。一方、簡易モデル９５のインピーダンスが小さいときには、検出抵抗９２に電流が流れる。このため、このときに電圧センサ９４により検出される電圧波形は、検出抵抗９２による電圧降下分だけ発振電源９１より小さな振幅の電圧波形となる。したがって、電圧センサ９４は、簡易モデル９５即ち診断対象の絶縁抵抗が低下していないときには、発振電源９１と略同一の振幅の電圧波形をＨＶＥＣＵ７０に出力し、簡易モデル９５即ち診断対象の絶縁抵抗が低下しているときには、発振電源９１より小さい振幅の電圧波形をＨＶＥＣＵ７０に出力することになる。実施例では、ＨＶＥＣＵ７０により、電圧波形の振幅が発振電源９１の電圧波形の振幅より若干小さな値として予め設定された判定用閾値以上のときには、診断対象の車体に対する絶縁抵抗は低下していない（低下は検出されない）と判定し、診断対象の電圧波形の振幅が判定用閾値より小さいときには、診断対象の車体に対する絶縁抵抗が低下している（低下が検出される）と判定するものとした。なお、診断対象の車体に対する絶縁抵抗の低下の要因としては、金属などの異物，モータＭＧ１，ＭＧ２やインバータ４１，４２などを冷却するＨＶユニット冷却装置の冷却水，雨水などが考えられる。

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、絶縁抵抗低下検出装置９０からの信号（電圧波形），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などが入力ポートを介して入力されている。また、ＨＶＥＣＵ７０からは、システムメインリレー５６へのオンオフ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おり、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。なお、ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、電圧センサ９４からの出力（電圧波形の振幅）を用いて、診断対象の車体に対する絶縁抵抗が低下している（低下が検出される）か否かを判定する。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行）やエンジン２２の運転を停止して走行する電動走行モード（ＥＶ走行）で走行する。

ＨＶ走行モードでの走行時には、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算し、計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づくバッテリ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＊を設定する。そして、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に出力されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２およびトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊からなる目標駆動点で駆動できるように駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧指令ＶＨ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行ない、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や電圧指令ＶＨ＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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と共に駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが電圧指令ＶＨ＊となるよう昇圧コンバータ５５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走行モードでの走行時には、要求パワーＰｅ＊が停止用閾値Ｐｓｔｏｐ未満に至ったときなどエンジン２２の停止条件が成立したときに、エンジン２２の運転を停止してＥＶ走行モードでの走行に移行する。

ＥＶ走行モードでの走行時には、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にバッテリ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に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、ＨＶ走行モードでの走行時と同様に駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧指令ＶＨ＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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と共に駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが電圧指令ＶＨ＊となるよう昇圧コンバータ５５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走行モードでの走行時には、ＨＶ走行モードでの走行時と同様に計算した要求パワーＰｅ＊が始動用閾値Ｐｓｔａｒｔ以上に至ったときなどエンジン２２の始動条件が成立したときに、エンジン２２を始動してＨＶ走行モードでの走行に移行する。

ここで、インバータ４１，４２の制御について説明する。インバータ４１，４２は、実施例では、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨとモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２およびトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とに応じて、正弦波制御方式，過変調制御方式，矩形波制御方式のいずれかで制御するものとした。正弦波制御方式は、モータＭＧ１，ＭＧ２の電圧指令と三角波（搬送波）電圧との比較によって複数のスイッチング素子のオン時間の割合を調節するパルス幅変調（ＰＷＭ）制御において、三角波電圧の振幅以下の振幅の正弦波状の電圧指令を変換して得られる擬似的三相交流電圧をモータＭＧ１，ＭＧ２に供給する制御方式である。また、過変調制御方式は、パルス幅変調制御において、三角波電圧の振幅より大きな振幅の正弦波状の電圧指令を変換して得られる過変調電圧をモータＭＧ１，ＭＧ２に供給する制御方式である。さらに、矩形波制御方式は、矩形波電圧をモータＭＧ１，ＭＧ２に供給する制御方式である。実施例では、正弦波制御方式において、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２やトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に応じて三角波電圧の周波数（キャリア周波数）を変更してパルス幅変調により擬似的三相交流電圧をモータＭＧ１，ＭＧ２に供給するが、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２が小さいときには、比較的低いキャリア周波数（周波数ｆｒｅｆ）を用いて正弦波状の電圧指令の振幅中心を三角波電圧の振幅に対してずらすことによるパルス幅変調により擬似的三相交流電圧をモータＭＧ１，ＭＧ２に供給する。実施例では、この正弦波状の電圧指令の振幅中心を三角波電圧の振幅に対してずらすことによるパルス幅変調をセンターずらしＰＷＭ制御と称している。センターずらしＰＷＭ制御の際のｕ相の正弦波電圧指令と三角波電圧と擬似的三相交流電圧との時間変化の一例を図５に示す。図５（ａ）は、正弦波状の電圧指令の振幅中心（センター）を三角波電圧の振幅の中心（０．５０）としたときのものであり、図５（ｂ）は、正弦波状の電圧指令の振幅中心（センター）を三角波電圧の振幅の中心（０．２５）としたときのものである。図示するように、正弦波状の電圧指令の振幅中心（センター）の三角波電圧の振幅に対する位置を変更することにより、モータに印加する擬似的三相交流電圧のデューティ比を変更することができる。

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、絶縁抵抗低下検出装置９０による絶縁抵抗の低下の検出を許可したり禁止したりする際の動作について説明する。図６は、実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される絶縁抵抗低下検出許可禁止処理の一例を示すフローチャートである。このルーチンは、例えば、絶縁抵抗低下検出装置９０による絶縁抵抗の低下を検出する際にこの検出に先立って実行される。

絶縁抵抗低下検出許可禁止処理が実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊や回転数Ｎｍ２，インバータ４２のキャリア周波数ｆｍｇ２を入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。次に、モータＭＧ２からトルクが出力されているか否かを判定し（ステップＳ１１０）、モータＭＧ２からトルクが出力されていないときには、絶縁抵抗低下検出装置９０による絶縁抵抗の低下の検出を禁止する理由がないと判断し、本処理を終了する。ここで、モータＭＧ２からトルクが出力されているか否かの判定は、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に値０が設定されているか否かにより行なうことができる。

モータＭＧ２からトルクが出力されていると判定されたときには、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が第１閾値Ｎｒｅｆ１以上で第２閾値Ｎｒｅｆ２未満の所定回転数範囲にあるか否かを判定すると共に（ステップＳ１２０）、モータＭＧ２を駆動するインバータ４２のキャリア周波数ｆｍｇ２がセンターずらしＰＷＭ制御を実行する周波数ｆｒｅｆであるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここで、所定回転数範囲は、モータＭＧ２の回転に起因するノイズに対して絶縁抵抗低下検出装置９０が絶縁抵抗の低下を誤検出する可能性があるモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の範囲として実験などにより定められるものである。したがって、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が所定回転数範囲にあるときに絶縁抵抗低下検出装置９０による絶縁抵抗の低下の検出に誤検出の可能性が生じる。なお、実施例では、所定回転数範囲の下限値である第１閾値ＮｒｅｆにモータＭＧ２の極対数と相数とを乗じたものは発振電源９１の発振周波数より小さく、上限値である第２閾値ＮｒｅｆにモータＭＧ２の極対数と相数とを乗じたものは発振電源の発振周波数より大きくなるように定められている。センターずらしＰＷＭ制御は、正弦波状の電圧指令の振幅中心を三角波電圧の振幅の中心から周期的に変更して行なうため、その周期によってノイズ振幅が重畳して絶縁抵抗低下検出装置９０に入力する場合が生じる。ノイズ振幅が重畳すると、絶縁抵抗低下検出装置９０による絶縁抵抗の低下の検出に誤検出の可能性が生じる。なお、実施例では、モータＭＧ２を駆動するインバータ４２のキャリア周波数が周波数ｆｒｅｆのときにインバータ４２に対してセンターずらしＰＷＭ制御を行なう。したがって、インバータ４２のキャリア周波数が周波数ｆｒｅｆであるか否かの判定は、インバータ４２に対してセンターずらしＰＷＭ制御を実行しているか否かの判定と同意となる。

ステップＳ１２０，Ｓ１３０でモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は所定回転数範囲内にはない判定されると共に、キャリア周波数ｆｍｇ２は周波数ｆｒｅｆではないと判定されたときには、絶縁抵抗低下検出装置９０による絶縁抵抗の低下の検出に誤検出の可能性はないと判断し、絶縁抵抗低下検出装置９０による絶縁抵抗の低下の検出を許可して（ステップＳ１４０）、本処理を終了する。一方、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が所定回転数範囲内にあるか、或いは、キャリア周波数ｆｍｇ２が周波数ｆｒｅｆであるときには、絶縁抵抗低下検出装置９０による絶縁抵抗の低下の検出に誤検出の可能性があると判断し、絶縁抵抗低下検出装置９０による絶縁抵抗の低下の検出を禁止して（ステップＳ１５０）、本処理を終了する。図７に、キャリア周波数とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に対する絶縁抵抗低下検出禁止領域の一例を示す。図示するように、絶縁抵抗低下検出禁止領域は、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が所定回転数範囲内にあるか、或いは、キャリア周波数ｆｍｇ２が周波数ｆｒｅｆであるときとなる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２からトルクを出力しているときに、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が、ノイズに対して絶縁抵抗低下検出装置９０が絶縁抵抗の低下を誤検出する可能性があるモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の範囲として定められた所定回転数範囲（Ｎｒｅｆ１≦Ｎｍ２＜Ｎｒｅｆ２）にあるか否かを判定する。また、同時に、モータＭＧ２を駆動するインバータ４２のキャリア周波数ｆｍｇ２がセンターずらしＰＷＭ制御を実行する周波数ｆｒｅｆであるか否かを判定する。そして、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が所定回転数範囲にあるとき、又は、キャリア周波数ｆｍｇ２が周波数ｆｒｅｆであるときには、絶縁抵抗低下検出装置９０による絶縁抵抗の低下の検出を禁止する。これにより、絶縁抵抗低下検出装置９０により絶縁抵抗の低下を誤検出するのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動電圧系電力ライン５４ａと電池電圧系電力ライン５４ｂとに接続される昇圧コンバータ５５を備えるものとしたが、これを備えないものとしてもよい。

実施例では、エンジン２２とプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１，ＭＧ２と高電圧バッテリ５０とを備えるハイブリッド自動車２０の構成について説明したが、エンジンと、エンジンの出力軸にクラッチを介して接続されると共に駆動輪に連結された駆動軸に変速機を介して接続されるモータと、モータと電力をやりとりするバッテリと、を備えるいわゆる１モータハイブリッド自動車の構成としてもよい。また、エンジンを備えず、モータからの動力だけを用いて走行する電気自動車の構成としてもよい。

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、モータＭＧ２が「モータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、インバータ４２が「インバータ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当し、絶縁抵抗低下検出装置９０が「絶縁抵抗低下検出装置」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、自動車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、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、５０高電圧バッテリ、５１電圧センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ駆動電圧系電力ライン、５４ｂ電池電圧系電力ライン、５４ｃ低電圧系電力ライン、５５昇圧コンバータ、５６システムメインリレー、５７，５８コンデンサ、５７ａ，５８ａ電圧センサ、５９放電抵抗、６０低電圧バッテリ、６２ＤＣ／ＤＣコンバータ、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、９０絶縁抵抗低下検出装置、９１発振電源、９２検出抵抗、９３カップリングコンデンサ、９４電圧センサ、９５簡易モデル、９６絶縁抵抗、９７コモンモードコンデンサ、Ｌリアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２モータ、ＳＭＲＢ正極側リレー、ＳＭＲＧ負極側リレー、ＳＭＲＰプリチャージ用リレー、Ｒプリチャージ用抵抗、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２トランジスタ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ダイオード。

Claims

走行用のモータと、バッテリと、前記モータの駆動用のインバータと、基本波の振幅中心として搬送波の振幅における所定位置を用いてパルス幅変調制御方式により前記インバータを制御する通常ＰＷＭ制御と基本波の振幅中心を前記所定位置からの変更を伴ってパルス幅変調制御方式により前記インバータを制御するセンターずらしＰＷＭ制御とを実行する制御手段と、発振電源からの電気信号を用いて前記バッテリに接続された電気系の絶縁抵抗の低下を検出する絶縁抵抗低下検出装置と、を備える自動車において、
前記制御手段は、前記モータの回転数が比較的低回転の第１閾値以上で第２閾値以下の所定回転数範囲であるとき又は前記センターずらしＰＷＭ制御を実行しているときには、前記絶縁抵抗低下検出装置による絶縁抵抗の低下の検出を禁止する手段である、
ことを特徴とする自動車。