JP2016165180A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石モータを走行用電動機として搭載する電動車両において、被牽引走行時の短絡電流を抑制する。【解決手段】インバータ装置ＩＮＶのＵ相回路１１、Ｖ相回路１２およびＷ相回路１３の上アーム素子および下アーム素子を構成複数のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２のいずれかにおいて短絡故障が発生しており、さらに、イグニッションオン状態であって、かつ、ニュートラルポジションが選択されている場合には、ＥＣＵ１０は、短絡故障が発生してない各相において、上側アーム素子および下側アーム子のうちの、短絡故障が発生したスイッチング素子と同一側のスイッチング素子をオンさせる。【選択図】図１

Description

この発明は電動車両に関し、より特定的には、インバータによって走行用電動機を制御する電動車両において、当該インバータを構成する電力用半導体スイッチング素子に短絡故障が発生した場合の制御に関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車などの電動車両では、走行用電動機をインバータによって制御することで走行用の車両駆動力が発生される。したがって、インバータを構成する電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」とも称する）に短絡故障が発生すると、通常走行が不能な状態となり、場合によっては修理工場等へ向けて牽引されるケースが発生する。以下では、このような走行状態を「被牽引走行」とも称する。

特に、回転子に永久磁石を装着した永久磁石モータを走行用電動機として搭載する構成では、被牽引走行時には、短絡故障したスイッチング素子を含む短絡ループに、モータジェネレータの逆起電力による短絡電流が発生する。この短絡電流は特定相に集中して流れることから過大となりやすく、さらなる機器損傷を発生させる可能性がある。

特開２００６−０８７７１５号公報（特許文献１）には、逆起電力による部材の損傷を防止するために、短絡故障の発生が判定された際には、牽引を禁止する旨の指示を運転者に対して行うとともにブレーキを作動させる制御が記載されている。

特開２００６−０８７７１５号公報

しかしながら、特許文献１の制御では、車両の牽引を完全に禁止するため、部材の損傷を確実に防止できる一方で、緊急時等に車両を移動させることができず、ユーザに不都合が生じることが懸念される。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、永久磁石モータを走行用電動機として搭載する電動車両において、被牽引走行時の短絡電流を抑制することである。

この発明によれば、電動車両は、磁石が装着された回転子を有する交流電動発電機と、複数のスイッチング素子を有するインバータ装置と、複数のスイッチング素子のオンオフを制御する制御装置とを備える。インバータ装置は、電源装置の直流電圧および交流電動発電機を駆動する交流電圧の間での電力変換を実行するように構成される。交流電動発電機とは、車輪との間で回転力を相互に伝達可能に構成される。複数のスイッチング素子は、複数相の上側アーム素子および下側アーム素子を構成するように、電源装置および交流電動発電機の間に電気的に接続される。制御装置は、イグニッションオン状態であって、かつ、ニュートラルポジションが選択されている場合において、複数相のいずれかにおいてスイッチング素子に短絡故障が発生しているときには、複数相のうちの短絡故障が発生してない各相において、上側アーム素子および下側アーム素子のうちの、短絡故障が発生したスイッチング素子と同一側のスイッチング素子をオンさせる。

この発明によれば、永久磁石モータを走行用電動機として搭載する電動車両において、牽引走行時の電流を抑制することができる。

本実施の形態に従う電動車両の一例を説明する全体構成図である。 図１に示されたモータジェネレータのロータ構造を説明するための図である。 図１に示された電動車両における電源ポジションの遷移図である。 本実施の形態に従う電動車両での被牽引走行時の制御処理を説明するフローチャートである。 スイッチング素子の短絡故障による被牽引走行における三相オン制御が非実行であるときの短絡電流経路を説明する回路図である。 三相オン制御が非実行であるときの被牽引走行における三相電流を説明する概念的な波形図である。 本実施の形態に従う三相オン制御が実行されたときの被牽引走行における三相オン制御が非実行であるときの短絡電流経路を説明する回路図である。 本実施の形態に従う三相オン制御が非実行であるときの被牽引走行における三相電流を説明する概念的な波形図である。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一または相当部分については同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。

図１は、本実施の形態に従う電動車両の一例を説明する全体構成図である。
図１を参照して、本発明の実施の形態に従う電動車両１００は、一例として、モータジェネレータが発生する駆動力により走行可能に構成された電動車両である。なお、「電動車両」とは、電源装置から供給される電力により、電動機（モータ）から駆動力を発生させ、駆動輪を回転させることが可能に構成された車両を含む概念であり、一例として、ハイブリッド自動車、電気自動車および燃料電池自動車などを含む。以下の説明では、電動車両１００がハイブリッド自動車であるとして説明を行なう。すなわち、電動車両１００は、図示しないエンジンにより発生される駆動力による走行も可能であるとともに、当該エンジンからの駆動力により発電可能にも構成される。

電動車両１００は、電源装置ＰＳと、コンデンサＣ２と、インバータ装置ＩＮＶと、モータジェネレータＭＧと、駆動輪４と、ディファレンシャルギア６と、駆動軸８と、制御装置１０とを含む。

制御装置１０は、一般的には電子制御ユニット（Electronic Control Unit）によって構成されるので、以下では、制御装置１０をＥＣＵ１０とも称する。ＥＣＵ１０は、電動車両１００の各構成機器の動作を制御する。

電源装置ＰＳは、主正線ＰＬおよび主負線ＮＬを介して、直流電力をインバータ装置ＩＮＶへ供給可能に構成される。より詳細には、電源装置ＰＳは、蓄電装置ＢＡＴと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１と、コンバータＣＯＮＶとを含む。

蓄電装置ＢＡＴは、直流電力による充放電が可能に構成される。一例として、蓄電装置ＢＡＴは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池、もしくは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子によって構成することができる。

システムリレーＳＲ１は、蓄電装置ＢＡＴの正極と正線ＭＬとの間に介装される。同様に、システムリレーＳＲ２は、蓄電装置ＢＡＴの負極と主負線ＮＬとの間に介装される。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、システム指令ＳＥに応じてオンまたはオフされる。

コンデンサＣ１は、正線ＭＬと主負線ＮＬとの間に接続され、蓄電装置ＢＡＴの充放電電圧を平滑化する。

コンバータＣＯＮＶは、蓄電装置ＢＡＴから放電された直流電力を昇圧してインバータ装置ＩＮＶへ供給可能に構成される。さらに、コンバータＣＯＮＶは、インバータ装置ＩＮＶから回生される直流電力を降圧して蓄電装置ＢＡＴへ供給可能にも構成される。すなわち、コンバータＣＯＮＶは、蓄電装置ＢＡＴの充電を伴う回生動作と、蓄電装置ＢＡＴの放電を伴う力行動作との両方に対応して、双方向のＤＣ／ＤＣ変換を実行する。

代表的には、コンバータＣＯＮＶは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、インダクタＬ１とを有するチョッパ回路により構成することができる。そして、コンバータＣＯＮＶでは、スイッチング指令ＰＷＣに従って、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のスイッチング動作が行なわれる。なお、本実施の形態において、スイッチング素子はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）により構成されるが、代替的に、バイポーラスイッチング素子、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、もしくはＧＴＯ（Gate Turn Off thyristor）を用いてもよい。ダイオードＤ１およびＤ２は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２と逆並列に接続される。ダイオードＤ１および／またはＤ２により、帰還電流の経路が確保される。

コンデンサＣ２は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に接続され、電源装置ＰＳとインバータ装置ＩＮＶとの間で授受される直流電力を平滑化する。コンデンサＣ２は、電力バッファとして機能する。

なお、図１の構成例において、コンバータＣＯＮＶの配置を省略して、電源装置ＰＳを構成することも可能である。この場合には、電源装置ＰＳは電圧調整機能を有さず、インバータ装置ＩＮＶへの直流電圧は蓄電装置ＢＡＴの出力電圧によって決まる。

インバータ装置ＩＮＶは、電源装置ＰＳとモータジェネレータＭＧとの間でＤＣ／ＡＣ電力変換を行なう。より詳細には、インバータ装置ＩＮＶは、電源装置ＰＳから主正線ＰＬおよび主負線ＮＬを介して供給される直流電力を、３個の相電圧（Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧）を有する三相交流電力に変換可能である。さらに、インバータ装置ＩＮＶは、モータジェネレータＭＧから供給される三相交流電力を直流電力にも変換可能である。

具体的には、インバータ装置ＩＮＶは、Ｕ相回路１１と、Ｖ相回路１２と、Ｗ相回路１３とを含む、一般的な三相インバータによって構成される。

Ｕ相回路１１は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ１１およびＱ１２とを含む。Ｕ相回路１１では、スイッチング指令ＰＷＭに従って、スイッチング素子Ｑ１１およびＱ１２のスイッチング動作が行なわれることにより、接続点Ｎ１にＵ相電圧が生じる。そして、このＵ相電圧は、Ｕ相供給線ＬＮ１を介して、モータジェネレータＭＧへ供給される。スイッチング素子Ｑ１１は、Ｕ相の上側アーム素子を構成し、スイッチング素子Ｑ１２は、Ｕ相の下側アーム素子を構成する。

Ｕ相回路１１は、スイッチング素子Ｑ１１およびＱ１２にそれぞれ逆並列接続された、ダイオードＤ１１およびＤ１２を有する。ダイオードＤ１１およびＤ１２により、主負線ＮＬから主正線ＰＬへの電流の流れが許容されるので、スイッチング素子Ｑ１１およびＱ１２がオン状態からオフ状態に遷移した直後に生じるサージを抑制する機能が実現される。

同様に、Ｖ相回路１２は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ２１およびＱ２２と、スイッチング素子Ｑ２１およびＱ２２にそれぞれ逆並列接続されたダイオードＤ２１およびＤ２２とを含む。スイッチング素子Ｑ２１は、Ｖ相の上側アーム素子を構成し、スイッチング素子Ｑ２２は、Ｖ相の下側アーム素子を構成する。

Ｗ相回路１３は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ３１およびＱ３２と、スイッチング素子Ｑ３１およびＱ３２にそれぞれ逆並列接続されたダイオードＤ３１およびＤ３２とを含む。スイッチング素子Ｑ３１は、Ｗ相の上側アーム素子を構成し、スイッチング素子Ｑ３２は、Ｗ相の下側アーム素子を構成する。

したがって、Ｖ相回路１２は、接続点Ｎ２にＶ相電圧を発生し、Ｖ相供給線ＬＮ２を介してモータジェネレータＭＧへ供給する。同様に、そして、Ｗ相回路１３は、接続点Ｎ３にＷ相電圧を発生し、Ｗ相供給線ＬＮ３を介してモータジェネレータＭＧへ供給する。

モータジェネレータＭＧは、インバータ装置ＩＮＶから供給される三相交流電力に応じて駆動力を発生し、機械的に連結された駆動軸８およびディファレンシャルギア６を介して、駆動輪４を回転駆動する。

モータジェネレータＭＧは、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機からなる。図２には、モータジェネレータＭＧのロータ構造が示される。

図２を参照して、モータジェネレータＭＧのロータ９０は、積層鋼板によって形成されるロータコア９４に設けられた装着孔に永久磁石９５を埋設することによって構成される。永久磁石９５が埋設されたロータ９０が回転することにより、モータジェネレータＭＧの内部では、時間的および位置的な磁束変化が生じて、ロータ９０の回転数に比例した逆起電力が生じる。なお、モータジェネレータＭＧのステータ（図示せず）には、接続点Ｎ１〜Ｎ３とそれぞれ一端側が接続されるＵ，Ｖ，Ｗ相の三相コイル巻線が巻回されており、各相コイル巻線の他端同士は中性点にて互いに接続される。

なお、図示しないエンジンによる駆動輪４の回転駆動を可能にする場合には、モータジェネレータＭＧからの駆動力伝達経路上に、遊星歯車機構などを用いた動力分割機構などを介挿し、モータジェネレータＭＧおよびエンジンが発生する駆動力を適切に分配するように構成してもよい。

再び図１を参照して、電流センサ７は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のうちの少なくとも２相に対応して設けられる。電流センサ７が検出した相電流は、ＥＣＵ１０へ入力される。電流センサ７を非配置とした相の電流についても、相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの瞬時値の総和が零と成ることから、ＥＣＵ１０での演算により求めることができる。たとえば、図１において、Ｕ相およびＶ相に電流センサ７を配置すれば、ＥＣＵ１０は、電流センサ７によって検出されたＩｕ，Ｉｖを用いて、Ｗ相電流を演算によって求めることができる（Ｉｗ＝−（Ｉｕ＋Ｉｖ））。なお、信頼性を向上するために、各相に電流センサ７を配置してもよい。

ＥＣＵ１０は、予め格納されたプログラムを実行することで、図示しない各センサから送信された信号、走行状況、アクセル開度の変化率、蓄電装置の充電状態、格納しているマップなどに基づいて演算処理を実行する。これにより、ＥＣＵ１０は、運転者の操作に応じて、電動車両１００が所望の運転状態となるように、システム指令ＳＥおよびスイッチング指令ＰＷＣ，ＰＷＭなどを生成する。

なお、本実施の形態による電動車両１００では、インバータ装置ＩＮＶを構成する各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ３２の故障発生時には、故障内容（短絡故障、開放故障の識別等）を示す情報を含む故障検出信号ＦＳＧが発生されて、ＥＣＵ１０へ与えられる。

ＥＣＵ１０は、故障検出信号ＦＳＧを受けたときには、正常な走行が不能な状態であると判断して、運転者に警告を発するとともに、システム指令ＳＥによりシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２を遮断する。さらに、故障したスイッチング素子の特定およびその故障内容を示す情報をダイアグコードとして不揮的に記憶する。

ＥＣＵ１０には、さらに、パワースイッチ１１８の操作信号が入力される。パワースイッチ１１８は、運転者用シート前方のインストルメントパネルなどに配置され、電動車両１００の始動操作に用いられる。パワースイッチ１１８は、運転者によって操作（押圧）されると、操作信号をＥＣＵ１０へ出力する。ＥＣＵ１０は、パワースイッチ１１８の操作信号およびブレーキペダル（図示せず）の操作信号に応じて、電源ポジションを設定する。

図３には、電動車両１００における電源ポジションの遷移図が示される。
図３を参照して、電源ポジションには、ＯＦＦポジション２００、ＡＣＣ（アクセサリー）ポジション２０２、ＩＧ−ＯＮポジション２０４、ＨＶ起動ポジション２０６およびＲｅａｄｙ−ＯＮポジション２０８が存在する。

ＯＦＦポジション２００は、電源オフ状態に相当し、この電源ポジションでは、車両搭載の各機器への電源供給が遮断される。ＡＣＣポジション２０２では、オーディオ類やエアコン等のアクセサリー機器に対して給電される。ＩＧ−ＯＮポジション２０４では、さらに、車両走行に必要な機器類に対しても給電される。

さらに、ＨＶ起動ポジション２０６が選択されると、電動車両１００を走行可能な状態とするようにシステムが起動される。システムの起動後にはシステムチェックが実行され、走行条件が成立するとＲｅａｄｙ-ＯＮポジション２０８へ移行する。これにより、電動車両１００は、アクセルペダルの操作に応じて走行可能な状態となる。

Ｒｅａｄｙ-ＯＮポジション２０８では、図１に示したシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２がオンされ、かつ、コンバータＣＯＮＶおよびインバータ装置ＩＮＶの制御が実行可能な状態となっている。

一方で、ＩＧ−ＯＮポジション２０４では、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２はオフされているが、コンバータＣＯＮＶおよびインバータ装置ＩＮＶの制御は実行可能な状態となっている。したがって、被牽引走行を行う場合には、ＩＧ−ＯＮポジション２０４が選択されたＩＧオン状態が選択される。

電源ポジションは、ブレーキペダル操作を伴わずにパワースイッチ１１８（図１）が操作（押圧）されるごとに、矢印２１０に示すように、ＯＦＦポジション２００、ＡＣＣポジション２０２、ＩＧ−ＯＮポジション２０４の順に遷移する。

また、矢印２２０に示すように、ＯＦＦポジション２００、ＡＣＣポジション２０２あるいはＩＧ−ＯＮポジション２０４において、ブレーキペダルを踏みながらパワースイッチ１１８を操作することにより、電源ポジションは、ＨＶ起動ポジション２０６へ遷移する。

一方、ＩＧ−ＯＮポジション２０４、ＨＶ起動ポジション２０６あるいはＲｅａｄｙ−ＯＮポジション２０８にて、パワースイッチ１１８を操作した場合には、点線矢印２３０で示すように、電源ポジションはＯＦＦポジション２００へ遷移される。

このように、運転者は、パワースイッチ１１８の操作信号およびブレーキペダルの操作によって、電源ポジションを選択することができる。

再び図１を参照して、ＥＣＵ１０には、シフトポジションセンサ１３２の出力信号およびＰポジションスイッチ１３５の操作信号が入力される。

運転者は、シフトレバー１３０の操作により、リバースポジション（Ｒポジション）、ニューラルポジション（Ｎポジション）、ドライブポジション（Ｄポジション）およびブレーキポジション（Ｂポジション）のいずれかを選択できる。シフトポジションセンサ１３２は、シフトレバー１３０の操作により現在選択されているシフトポジションを示す信号をＥＣＵ１０へ出力する。

また、ワンタッチ操作でパーキングポジション（Ｐポジション）を選択するためのＰポジションスイッチ１３５の操作（押圧）により、運転者はＰポジションを選択できる。

運転者によるシフトポジションの選択に従って、電動車両１００のシフトレンジは、リバースレンジ（Ｒレンジ）、ニューラルレンジ（Ｎレンジ）、ドライブレンジ（Ｄレンジ）、ブレーキレンジ（Ｂレンジ）または、パーキングレンジ（Ｐレンジ）に選択される。Ｐレンジ選択時には、図示しないパーキングロック機構を作動させることによって、駆動軸８の回転がロックされる。表示パネル１４０には、選択された現在のシフトレンジが表示される。

被牽引走行時には、駆動軸８をフリーで回転させるために、運転者はＮレンジを選択する。したがって、インバータ装置ＩＮＶの一部のスイッチング素子に短絡故障が発生することによって通常走行が不能になった場合には、不適切なシフトレンジが選択された状態で牽引されることを回避するために、Ｎポジションを選択するように促す警告メッセージ（文字および／または音声）が運転者に対して出力されることが好ましい。

図４は、本実施の形態に従う電動車両での被牽引走行時の制御処理を説明するフローチャートである。図４に示したフローチャートによる制御処理は、ＥＣＵ１０により繰り返し実行される。

図４を参照して、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１００により、電動車両１００が被牽引走行状態であるか否かを判定する。ステップＳ１００は、ステップＳ１１０〜Ｓ１３０を含む。

ＥＶＵ１０は、ステップＳ１１０では、ＩＧオン状態であるか否かを判定し、ステップＳ１２０では、シフトレンジがＮレンジであるか否かを判定する。さらに、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１３０では、インバータ装置ＩＮＶに短絡故障が発生したスイッチング素子（短絡素子）があるか否かを判定する。

ステップＳ１１０〜Ｓ１３０のすべてがＹＥＳ判定であるとき、すなわち、ＩＧオン状態、かつ、Ｎレンジ選択であって、さらに、インバータ装置ＩＮＶに短絡素子が存在しているときに、ＥＣＵ１０は、電動車両１００が被牽引走行状態であると判定して、処理をステップＳ２００に進める。

ＥＣＵ１０は、ステップＳ２００により、被牽引走行時に三相オン制御を実行する。一方で、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１１０〜Ｓ１３０の少なくともいずれかがＮＯ判定とされると、電動車両１００が被牽引走行状態ではないと判定して、ステップＳ２００の処理をスキップする。

次に、ステップＳ２００での三相オン制御について詳細に説明する。
まず、スイッチング素子の短絡故障による被牽引走行時における三相オン制御が非実行であるときの短絡電流経路を、比較例として図５を用いて説明する。

図５を参照して、被牽引走行により電動車両１００の駆動輪４（図１）が回転すると、駆動輪４と機械的に連結されたモータジェネレータＭＧのロータが回転運動する。このロータの回転運動に伴う永久磁石９５の回転移動より、ステータ側の各相コイルと鎖交する磁束に時間的な変化が生じる。この磁束の時間的な変化により、モータジェネレータＭＧには逆起電力が発生する。

図５の例のように、Ｖ相下側アームのスイッチング素子Ｑ２２に短絡故障が発生した場合、三相オン制御が非実行であると、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ３１，Ｑ３２はオフに維持される。このため、被牽引走行による逆起電力が生じても、Ｕ相回路１１では、ダイオードＤ１１またはＤ１２による電流経路しか形成することができない。同様に、Ｗ相回路１３では、ダイオードＤ３１またはＤ３２による電流経路しか形成することができない。この結果、図５中に一点鎖線で示されるような電流経路に短絡電流が生じる。

具体的には、Ｕ相回路１１と、モータジェネレータＭＧと、Ｖ相回路１２とを含む電流経路（短絡経路）に短絡電流Ｉｓ１が流れる。すなわち、Ｕ相回路１１のダイオードＤ１２は、主負線ＮＬ側から主正線ＰＬ側に向けた電流の流れを許容するので、接続点Ｎ１を介して、主負線ＮＬからＵ相供給線ＬＮ１へ電流が流れ得る。また、スイッチング素子Ｑ２２は短絡状態にあるので、接続点Ｎ２を介して、Ｖ相供給線ＬＮ２から主負線ＮＬへ短絡電流が流れ得る。その結果、短絡電流Ｉｓ１は、主負線ＮＬ、ダイオードＤ１２、接続点Ｎ１、Ｕ相供給線ＬＮ１、モータジェネレータＭＧのＵ相コイル、モータジェネレータＭＧのＶ相コイル、Ｖ相供給線ＬＮ２、接続点Ｎ２、スイッチング素子Ｑ２２（短絡故障）、および主負線ＮＬの順に流れることになる。

同様に、Ｖ相回路１２と、モータジェネレータＭＧと、Ｗ相回路１３とを含む電流経路に短絡電流Ｉｓ２が流れる。すなわち、短絡電流Ｉｓ２は、主負線ＮＬ、ダイオードＤ３２、接続点Ｎ３、Ｗ相供給線ＬＮ３、モータジェネレータＭＧのＷ相コイル、モータジェネレータＭＧのＶ相コイル、Ｖ相供給線ＬＮ２、接続点Ｎ２、スイッチング素子Ｑ２２（短絡故障）、および主負線ＮＬの順に流れることになる。

したがって、短絡故障のスイッチング素子Ｑ２２には、短絡電流Ｉｓ１と短絡電流Ｉｓ２との合計電流が流れることになる。このような状態で電動車両１００が比較的長時間にわたり牽引されると、過大な短絡電流が継続的に流れることにより、モータジェネレータＭＧの各相コイルや、短絡経路に存在するダイオード、インバータ装置ＩＮＶとモータジェネレータＭＧとを接続する供給線（たとえば、ワイヤーハーネス）などが損傷を受け得る。したがって、被牽引走行を可能とするためには、このような状況での短絡電流を抑制する必要がある。

また、三相オン制御が非実行のときには、Ｕ相回路１１およびＷ相回路１３ではダイオードによってしか電流経路が形成できないので、Ｖ相回路１２においてもスイッチング素子Ｑ２２（短絡素子）によってしか電流経路が形成されない。この結果、図６に示されるように、三相オン制御の非実行時には、三相電流は、直流電流となってしまう。この結果、電流が不連続になることによる過電圧の発生が懸念される。

次に、スイッチング素子の短絡故障による被牽引走行時に三相オン制御が実行されたときの短絡電流経路を、図７を用いて説明する。三相オン制御の実行時には、被牽引走行時に、短絡故障が非発生の相においても、短絡素子と同一側のアームのスイッチング素子がオンされる。

図７の例では、図５と同様にＶ相下側アームのスイッチング素子Ｑ２２に短絡故障が発生した場合における、三相オン制御が示される。三相オン制御が実行によりされると、短絡故障が発生していないＵ相回路１１およびＶ相回路１３においても、下側アームのスイッチング素子Ｑ１１およびスイッチング素子Ｑ３２がオンされる。

これにより、Ｕ相回路１１およびＶ相回路１２を流れる短絡電流Ｉｓ１は、図５に示されたスイッチング素子Ｑ２２（短絡素子）およびダイオードＤ１２を通過する電流方向に加えて、図７に示されるようなスイッチング素子Ｑ１２およびＱ２２（短絡素子）を含む電流経路、すなわち、図５とは反対方向にも形成可能となる。これにより、短絡電流Ｉｓ２が図５と同じ方向に生じている場合には、短絡電流Ｉｓ１およびＩｓ２が、スイッチング素子Ｑ２２（短絡素子）において互いに打ち消し合う方向に作用する。

同様に、Ｖ相回路１２およびＷ相回路１３を流れる短絡電流Ｉｓ２についても、図５および図７に示した電流方向に加えて、スイッチング素子Ｑ３２を含む経路によって、図５および図７とは反対方向に形成することが可能となる。これにより、短絡電流Ｉｓ１が、図５と同じ方向に生じている場合には、短絡電流Ｉｓ１およびＩｓ２が、スイッチング素子Ｑ２２（短絡素子）において互いに打ち消し合う方向に作用する。

この結果、三相オン制御の実行時には、図５に示された三相制御の非実行時と比較して、短絡電流を抑制することが可能となる。これにより、被牽引走行時に、過大な短絡電流が継続的に流れることを防止できるので、機器や部材の損傷を防止することが可能である。

また、三相オン制御の実行時には、オン状態に制御されたスイッチング素子Ｑ１２，Ｑ３２（短絡故障非発生）によって、短絡電流Ｉｓ１，Ｉｓ２を両方向に流すことができる。この結果、図８に示されるように、三相オン制御の実行時には、三相電流は、交流電流となる。これにより、電流が不連続になることによる過電圧の発生を回避することができる。

なお、図７の例では、スイッチング素子Ｑ２２（Ｖ相下側アーム）に短絡故障が発生したときの三相オン制御について説明したが、短絡故障がいずれのスイッチング素子で発生しても同様に三相オン制御を実行することができる。

すなわち、下側アーム素子であるスイッチング素子Ｑ１２，Ｑ２２，Ｑ３２のうちの１または２個に短絡故障が発生した場合にも、被牽引走行状態の検知時（図３のＳ１１０〜Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）に残りの下側アーム素子（短絡故障非発生）をオンするように制御することで、同様の三相オン制御を実行することができる。

また、上側アーム素子に短絡故障が発生した場合にも、同様の三相オン制御を実行することが可能である。具体的には、上側アーム素子であるスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ２１，Ｑ３１のうちの１個または２個に短絡故障が発生した場合にも、被牽引走行状態の検知時（図３のＳ１１０〜Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）に残りの上側アーム素子（短絡故障非発生）をオンするように制御することで、同様の三相オン制御によって、短絡電流を抑制することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態による電動車両では、ＩＧオン状態、かつ、Ｎレンジ選択であって、さらに、インバータ装置ＩＮＶに短絡素子が存在しているときには、被牽引走行状態であると判定して、短絡故障が発生しているスイッチング素子と同一側（上アーム側または下アーム側）の各スイッチング素子をオン状態とする三相オン制御を実行することができる。これにより、インバータ装置ＩＮＶを構成するスイッチング素子の短絡故障発生時における牽引走行における短絡電流を抑制することができるので、過大な短絡電流による機器損傷の発生を防止することできる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

４ 駆動輪、６ ディファレンシャルギア、７ 電流センサ、８ 駆動軸、１０ 制御装置、１１，１２，１３ 各相回路（Ｕ，Ｖ，Ｗ）、９０ ロータ、９４ ロータコア、９５ 永久磁石、１００ 電動車両、１１８ パワースイッチ、１３０ シフトレバー、１３５ ポジションスイッチ、１４０ 表示パネル、ＢＡＴ 蓄電装置、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＣＯＮＶ コンバータ装置、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、ＦＳＧ 故障検出信号、ＩＮＶ インバータ装置、Ｉｓ１，Ｉｓ２ 短絡電流、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ 電流値、Ｌ１ インダクタ、ＬＮ１，ＬＮ２，ＬＮ３ 供給線、ＭＬ 正線、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３ 接続点、ＮＬ 主負線、ＰＬ 主正線、ＰＳ 電源装置、ＰＷＣ，ＰＷＭ スイッチング指令、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２ スイッチング素子、ＳＥ システム指令、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー。

Claims (1)

1. 車輪との間で回転力を相互に伝達可能に構成された交流電動発電機と、
   電源装置の直流電圧および前記交流電動発電機を駆動する交流電圧の間での電力変換を実行するように構成された、複数のスイッチング素子を有するインバータ装置と、
   前記複数のスイッチング素子のオンオフを制御する制御装置とを備え、
   前記交流電動発電機は、磁石が装着された回転子を有し、
   前記複数のスイッチング素子は、複数相の上側アーム素子および下側アーム素子を構成するように、前記電源装置および前記交流電動発電機の間に電気的に接続され、
   前記制御装置は、イグニッションオン状態であって、かつ、ニュートラルポジションが選択されている場合において、前記複数相のいずれかにおいて前記スイッチング素子に短絡故障が発生しているときには、前記複数相のうちの前記短絡故障が発生してない各相において、前記上側アーム素子および前記下側アーム素子のうちの、前記短絡故障が発生したスイッチング素子と同一側のスイッチング素子をオンさせる、電動車両。

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