JP2018061398A - 回転電機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過電流の発生を適正に判定することができる回転電機制御装置を提供する。【解決手段】電源システムは、発電及び力行の作動を可能とする回転電機２１と、回転電機２１において相ごとの通電を行わせるインバータ２２と、インバータ２２に接続される蓄電池１１，１２と、インバータ２２と蓄電池１１，１２との間の電気経路に設けられるスイッチ３１，３２と、を備えている。回転電機ＥＣＵ２３は、インバータ２２に流れる通電電流が所定の過電流閾値まで上昇したことに基づいて、回転電機２１及びインバータ２２の少なくともいずれかに過電流が流れたことを判定し、その判定結果に基づいて、スイッチ３１，３２を開放させる。また、回転電機ＥＣＵ２３は、回転電機２１の力行駆動の開始時においてその駆動開始に伴い生じる突入電流を制限する。【選択図】 図１

Description

本発明は、車載等に搭載される電源システムに適用される回転電機制御装置に関するものである。

従来、例えば車両用の動力源として発電機能と力行機能とを併せ持つ回転電機を用いる技術が実用化されている。回転電機を駆動する技術としては、蓄電池と、蓄電池からの直流電力を交流電力に変換するインバータとを備える構成が用いられている（例えば特許文献１参照）。

ここで、例えばインバータにおいて電源ラインとグランドラインとが短絡すると、インバータに過電流が流れるため、それに起因する不具合の発生が懸念される。この場合、フェイルセーフ処理として、蓄電池からインバータへの電力供給を停止させるべく、インバータと蓄電池との間に設けられたスイッチが強制開放される。

特許第５８３７２２９号公報

ところで、インバータにおいては短絡に起因して過電流が流れる一方、回転電機の力行駆動の開始当初においては突入電流として大電流が流れる。この場合、突入電流としての大電流が検出されると、それが過電流とみなされ、結果として短絡異常（すなわち過電流異常）が生じたと誤判定されることが懸念される。こうした実情を踏まえると、既存技術について改善の余地があると考えられる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、過電流の発生を適正に判定することができる回転電機制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。なお以下においては、理解の容易のため、発明の実施の形態において対応する構成の符号を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

第１の手段では、
発電及び力行の作動を可能とする回転電機（２１）と、
複数のスイッチング素子（Ｓｐ，Ｓｎ）のオンオフにより前記回転電機において相ごとの通電を行わせるスイッチング回路部（２２）と、
前記スイッチング回路部に接続される蓄電部（１１，１２）と、
前記スイッチング回路部と前記蓄電部との間の電気経路に設けられるスイッチ（３１，３２）と、を備える電源システムに適用される回転電機制御装置（２３）であって、
前記スイッチング回路部に流れる通電電流が所定の過電流閾値（ＴＨ１）まで上昇したことに基づいて、前記回転電機及び前記スイッチング回路部の少なくともいずれかに過電流が流れたことを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記スイッチを開放させるスイッチ制御部と、
前記回転電機の力行駆動の開始時においてその駆動開始に伴い生じる突入電流を制限する電流制限部と、
を備えることを特徴とする。

スイッチング回路部では、例えば電源ラインとグランドラインとの短絡に起因して過電流が流れる。また一方で、回転電機の力行駆動の開始当初においては突入電流として大電流が流れる。この場合、突入電流としての大電流が検出されると、それが過電流とみなされ、結果として短絡異常（すなわち過電流異常）が生じたと誤判定されることが懸念される。この点、上記構成では、回転電機の力行駆動の開始時においてその駆動開始に伴い生じる突入電流を制限するため、突入電流が過電流とみなされることが抑制され、ひいては短絡異常（すなわち過電流異常）の誤判定が抑制される。

第２の手段では、前記スイッチング回路部における通電電流の目標値を設定し、その目標値に応じて定められる前記スイッチング素子のオンオフ比率に基づいて当該スイッチング素子のオンオフを制御する通電制御部を備え、前記電流制限部は、前記回転電機の力行駆動の開始時において、前記目標値を制限することで、前記突入電流の制限を実施する。

この場合、スイッチング回路部における通電電流の目標値を制限すれば、その目標値に応じて定められるスイッチング素子のオンオフ比率（例えばデューティ比）を小さくすることができる。そのため、回転電機の力行駆動の開始時において、突入電流を好適に制限することができる。

第３の手段では、前記電流制限部は、前記目標値を、前記過電流閾値よりも小さい値として設定する。

上記構成によれば、スイッチング回路部における通電電流の目標値が、過電流閾値よりも小さい値として設定されるため、突入電流と過電流とを区別する上で好適なる構成を実現できる。

第４の手段では、前記回転電機の力行駆動の開始後における当該回転電機の回転上昇に応じて、前記電流制限部による前記突入電流の制限の程度を変更する制限変更部を備える。

回転電機の力行駆動の開始後においては、回転電機の回転速度が上昇することに伴いモータ起電力により中性点電圧が上昇する。そのため、突入電流が次第に低減される。この点、上記構成によれば、回転電機の回転上昇に応じて突入電流の制限の程度が変更されるため、回転電機の状態に応じて適正に電流制限を実施することができる。

第５の手段では、前記回転電機の力行駆動の開始後における当該回転電機の回転上昇に応じて、前記電流制限部による前記突入電流の制限を解除する制限解除部を備える。

上記構成によれば、回転電機の回転上昇に応じて突入電流の制限が解除されるため、要否に応じて適正に電流制限を実施することができる。

第６の手段では、所定の自動停止条件の成立に伴いエンジンを自動停止させるとともに、その自動停止後に所定の再始動条件の成立に伴い前記エンジンを再始動させるアイドリングストップ制御機能を有し、前記回転電機の力行駆動により前記再始動が行われる車両に適用され、前記電流制限部は、前記再始動の要求に伴う前記回転電機の力行駆動の開始時において前記突入電流の制限を実施する。

車両において回転電機が力行駆動される際の動力は、例えばアイドリングストップ制御でのエンジン再始動時や車両加速のための動力アシスト時に用いられる。この場合特に、エンジン再始動時には、エンジン停止状態から回転電機が力行駆動されるため、突入電流が大きくなる傾向にあると考えられる。この点、上記構成によれば、エンジン再始動の要求に伴う回転電機の力行駆動の開始時において突入電流の制限が実施されるため、そのエンジン再始動時において突入電流と過電流とを好適に区別することができる。

第７の手段では、前記電源システムにおいて、前記蓄電部と前記回転電機とを繋ぐ経路に、前記過電流が流れることに伴い当該経路を遮断する遮断部（５２ａ）が設けられている。

蓄電部と回転電機とを繋ぐ経路に遮断部が設けられ、その遮断部により、過電流が流れる際の経路遮断が行われる構成では、突入電流が流れることに起因して意図せず遮断部が遮断されることが懸念される。この点、上記のとおり回転電機の力行駆動の開始時において突入電流が制限されるため、意図せず遮断部が遮断されるといった不都合を抑制できる。

第８の手段では、前記蓄電部として、前記スイッチング回路部に並列に接続される第１蓄電部（１１）と第２蓄電部（１２）とを備える一方、前記スイッチとして、前記スイッチング回路部と前記第１蓄電部との間の経路を開閉する第１スイッチ（３１）と、前記スイッチング回路部と前記第２蓄電部との間の経路を開閉する第２スイッチ（３２）とが設けられる電源システムに適用され、前記スイッチ制御部は、前記回転電機の力行駆動の開始時に前記電流制限部による電流制限が実施される場合において、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを共に閉鎖させる。

回転電機の力行駆動の開始時に突入電流を制限する場合には、回転電機に対する供給電力が制限されるため、その分回転電機のトルクが低下する。この点、上記構成によれば、回転電機の力行駆動の開始時に電流制限が実施される一方で、各スイッチのオンにより、第１蓄電部及び第２蓄電部による回転電機に対する電力供給が行われる。そのため、回転電機のトルク補償が可能となり、ひいては電流制限状態での回転電機の力行駆動の好適化が可能となる。

第９の手段では、前記回転電機の力行駆動の開始後における当該回転電機の回転上昇に応じて、前記電流制限部による前記突入電流の制限を解除する制限解除部を備え、前記スイッチ制御部は、前記回転電機の力行駆動の開始後において、前記制限解除部による制限解除の前に、前記第１蓄電部及び前記第２蓄電部の一方を前記スイッチング回路部に接続する状態から前記第１蓄電部及び前記第２蓄電部の両方を前記スイッチング回路部に接続する状態に移行させるよう前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの開閉を制御する。

上記構成によれば、回転電機の力行駆動の開始後において、電流制限が実施される状態でその解除前に、第１蓄電部及び第２蓄電部の一方によりスイッチング回路部に電力が供給される状態（１電源供給の状態）から、第１蓄電部及び第２蓄電部の両方によりスイッチング回路部に電力に供給される状態（２電源供給の状態）への移行が行われる。この場合、回転電機では、駆動開始当初において回転速度の上昇に伴いトルクが減少することが考えられるが、そのトルク減少があっても両蓄電部によるトルク補償が可能となる。また、電流制限が解除された後に、１電源供給の状態から２電源供給の状態に移行すると、電圧変動のおそれがあるが、電流制限が解除される前に１電源供給の状態から２電源供給の状態への移行が行われることで、電圧変動による不都合を回避できる。

実施形態の電源システムを示す電気回路図。 回転電機ユニットの電気的構成を示す回路図。 スイッチモジュールの一部を示す斜視図。 回転電機ＥＣＵによる過電流異常判定の処理手順を示すフローチャート。 エンジンＥＣＵによる異常監視の処理手順を示すフローチャート。 電池ＥＣＵによるフェイルセーフ制御の処理手順を示すフローチャート。 インバータでの過電流発生時の処理を具体的に説明するためのタイムチャート。 回転電機の力行駆動制御の処理手順を示すフローチャート。 回転電機の力行駆動の開始当初における電流制御をより具体的に示すタイムチャート。 回転電機の回転速度と目標通電電流の制限値との関係を示す図。 別例において回転電機の力行駆動制御の処理手順を示すフローチャート。 別例において回転電機の力行駆動制御の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）はインバータ電圧と最大デューティ比との関係を示す図、（ｂ）はステータ温度と最大デューティ比との関係を示す図。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行する車両において当該車両の各種機器に電力を供給する車載電源システムを具体化するものとしている。

図１に示すように、本電源システムは、第１蓄電部としての鉛蓄電池１１と第２蓄電部としてのリチウムイオン蓄電池１２とを有する２電源システムであり、各蓄電池１１，１２からはスタータ１３や、各種の電気負荷１４，１５、回転電機ユニット２０への給電が可能となっている。また、各蓄電池１１，１２に対しては回転電機ユニット２０による充電が可能となっている。本システムでは、回転電機ユニット２０に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されるとともに、電気負荷１４，１５に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されている。

鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、リチウムイオン蓄電池１２は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池１１，１２の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。

図示による具体的な説明は割愛するが、リチウムイオン蓄電池１２は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットＵとして構成されている。電池ユニットＵは、出力端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ０を有しており、このうち出力端子Ｐ１，Ｐ０に鉛蓄電池１１とスタータ１３と電気負荷１４とが接続され、出力端子Ｐ２に電気負荷１５と回転電機ユニット２０とが接続されている。

各電気負荷１４，１５は、各蓄電池１１，１２から供給される供給電力の電圧について要求が相違するものである。このうち電気負荷１４には、供給電力の電圧が一定又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。これに対し、電気負荷１５は、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷である。電気負荷１４は被保護負荷とも言える。また、電気負荷１４は電源失陥が許容されない負荷であり、電気負荷１５は、電気負荷１４に比べて電源失陥が許容される負荷であるとも言える。

定電圧要求負荷である電気負荷１４の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンＥＣＵ等の各種ＥＣＵが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が実現可能となっている。電気負荷１４として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。また、電気負荷１５の具体例としては、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。

回転電機ユニット２０は、３相交流モータとしての回転電機２１と、電力変換装置（スイッチング回路部）としてのインバータ２２と、回転電機２１の作動を制御する回転電機ＥＣＵ２３とを備えている。回転電機ユニット２０は、モータ機能付き発電機であり、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。

ここで、回転電機ユニット２０の電気的構成について図２を用いて説明する。回転電機２１は、３相電機子巻線としてのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗと、界磁巻線２５とを備えている。各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗは星形結線され、中性点にて互いに接続されている。回転電機２１の回転軸は、図示しないエンジン出力軸に対してベルトにより駆動連結されており、エンジン出力軸の回転によって回転電機２１の回転軸が回転する一方、回転電機２１の回転軸の回転によってエンジン出力軸が回転する。つまり、回転電機２１は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えている。例えば、アイドリングストップ制御でのエンジン再始動時や車両加速のための動力アシスト時に、回転電機２１が力行駆動される。

インバータ２２は、各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗから出力される交流電圧を直流電圧に変換して電池ユニットＵに対して出力する。また、インバータ２２は、電池ユニットＵから入力される直流電圧を交流電圧に変換して各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗへ出力する。インバータ２２は、相巻線の相数と同数の上下アームを有するブリッジ回路であり、３相全波整流回路を構成している。また、インバータ２２は、回転電機２１に供給される電力を調節することで回転電機２１を駆動する駆動回路を構成している。

インバータ２２は、相ごとに上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎを備えており、これら各スイッチＳｐ，Ｓｎのオンオフにより相ごとに通電が行われる。本実施形態では、各スイッチＳｐ，Ｓｎとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いる構成としており、具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。上アームスイッチＳｐには、上アームダイオードＤｐが逆並列に接続され、下アームスイッチＳｎには、下アームダイオードＤｎが逆並列に接続されている。本実施形態では、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとして、各スイッチＳｐ，Ｓｎのボディダイオードを用いている。なお、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとしては、ボディダイオードに限らず、例えば各スイッチＳｐ，Ｓｎとは別部品のダイオードであってもよい。

各スイッチＳｐ，Ｓｎの構成について補足説明をしておく。図３は、各スイッチＳｐ，Ｓｎを構成するスイッチモジュール５０の一部を示す斜視図である。スイッチモジュール５０は、半導体スイッチング素子や周辺回路を樹脂モールドして構成された本体部５１と、その半導体スイッチング素子等に接続され、かつ本体部５１の側部から突出するリード部５２（バスバー）とを有している。リード部５２は、その先端部において基板やその所定部位である実装位置に溶接等により実装される。リード部５２においては、その一部に幅狭部５２ａが設けられている。そのため、リード部５２を通じてスイッチモジュール５０に過大な電流（過電流）が流れる場合には、発熱により幅狭部５２ａが溶断されるようになっている。

各相におけるスイッチＳｐ，Ｓｎの直列接続体の中間接続点は、各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗの一端にそれぞれ接続されている。また、インバータ２２の高圧側経路と低圧側経路との間には、インバータ２２の入出力の電圧を検出する電圧センサ２６が設けられている。その他、回転電機ユニット２０には、例えばインバータ２２の通電経路を流れる電流を検出する電流センサ２７や、界磁巻線２５に流れる電流を検出する電流センサ２８が設けられている。なお、電流センサ２７は、インバータ２２と各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗとの間に設けられていてもよいし（図の符号２７ａ）、下アームスイッチＳｎとグランドラインとの間に相ごとに設けられていてもよい（図の符号２７ｂ）。回転電機２１にはステータの温度を検出する温度センサ２９が設けられている。上記各センサ２６〜２９の検出信号は回転電機ＥＣＵ２３に適宜入力される。また、図示は略すが、回転電機２１には、回転子の角度情報を検出する回転角度センサが設けられ、インバータ２２には、その回転角度センサからの信号を処理する信号処理回路が設けられている。

回転電機ＥＣＵ２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。回転電機ＥＣＵ２３は、その内部の図示しないＩＣレギュレータにより、界磁巻線２５に流す励磁電流を調整する。これにより、回転電機ユニット２０の発電電圧（電池ユニットＵに対する出力電圧）が制御される。また、回転電機ＥＣＵ２３は、通電位相に応じて各相のスイッチＳｐ，Ｓｎのオンオフを制御するとともに、各相の通電時にオンオフ比率（例えばデューティ比）を調整することで通電電流を制御する。ここで、回転電機ＥＣＵ２３は、車両の走行開始後にインバータ２２を制御して回転電機２１を駆動させて、エンジンの駆動力をアシストする。回転電機２１は、エンジン始動時にクランク軸に初期回転を付与することが可能であり、エンジン始動装置としての機能も有している。

次に、電池ユニットＵにおける電気的構成を説明する。図１に示すように、電池ユニットＵには、ユニット内電気経路として、各出力端子Ｐ１，Ｐ２を繋ぐ電気経路Ｌ１と、電気経路Ｌ１上の点Ｎ０とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ電気経路Ｌ２とが設けられている。このうち電気経路Ｌ１にスイッチ３１が設けられ、電気経路Ｌ２にスイッチ３２が設けられている。なお、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを接続する電気経路で言えば、当該電気経路における回転電機ユニット２０との接続点Ｎ０よりも鉛蓄電池１１の側にスイッチ３１が設けられ、接続点Ｎ０よりもリチウムイオン蓄電池１２の側にスイッチ３２が設けられている。

これら各スイッチ３１，３２は、例えば２×ｎ個のＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチング素子）を備え、その２つ一組のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。この寄生ダイオードによって、各スイッチ３１，３２をオフ状態とした場合にそのスイッチが設けられた経路に流れる電流が完全に遮断される。なお、スイッチ３１，３２として、ＭＯＳＦＥＴに代えて、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタ等を用いることも可能である。スイッチ３１，３２としてＩＧＢＴやバイポーラトランジスタを用いた場合、上記の寄生ダイオードの代わりに、スイッチ３１，３２それぞれに逆向きのダイオードを並列接続させてもよい。

また、電池ユニットＵには、スイッチ３１を迂回するバイパス経路Ｌ０が設けられている。バイパス経路Ｌ０は、出力端子Ｐ０と電気経路Ｌ１上の点Ｎ０とを接続するようにして設けられている。出力端子Ｐ０はヒューズ３５を介して鉛蓄電池１１に接続されている。バイパス経路Ｌ０によって、スイッチ３１を介さずに、鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット２０との接続が可能となっている。バイパス経路Ｌ０には、例えば常閉式の機械式リレーからなるバイパススイッチ３６が設けられている。バイパススイッチ３６をオン（閉鎖）することで、スイッチ３１がオフ（開放）されていても鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット２０とが電気的に接続される。

電池ユニットＵは、各スイッチ３１，３２のオンオフ（開閉）を制御する電池ＥＣＵ３７を備えている。電池ＥＣＵ３７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。電池ＥＣＵ３７は、各蓄電池１１，１２の蓄電状態や、上位制御装置であるエンジンＥＣＵ４０からの指令値に基づいて、各スイッチ３１，３２のオンオフを制御する。これにより、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを選択的に用いて充放電が実施される。例えば、電池ＥＣＵ３７は、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣ（残存容量：State Of Charge）を算出し、そのＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるようにリチウムイオン蓄電池１２への充電量及び放電量を制御する。

回転電機ユニット２０の回転電機ＥＣＵ２３や電池ユニットＵの電池ＥＣＵ３７には、これら各ＥＣＵ２３，３７を統括的に管理する上位制御装置としてのエンジンＥＣＵ４０が接続されている。エンジンＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されており、都度のエンジン運転状態や車両走行状態に基づいて、エンジン４２の運転を制御する。エンジンＥＣＵ４０は、アイドリングストップ制御を実施する機能を有している。アイドリングストップ制御は、周知のとおり所定の自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、かつその自動停止状態下で所定の再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるものである。

これら各ＥＣＵ２３，３７，４０や、その他図示しない各種の車載ＥＣＵは、ＣＡＮ等の通信ネットワークを構築する通信線４１により接続されて相互に通信可能となっており、所定周期で双方向の通信が実施される。これにより、各ＥＣＵ２３，３７，４０に記憶される各種データが互いに共有できるものとなっている。なお、インバータ２２及び回転電機ＥＣＵ２３が「第１制御装置」に相当し、電池ＥＣＵ３７が「第２制御装置」に相当し、エンジンＥＣＵ４０が「第３制御装置」に相当する。また、通信線４１が「信号伝達部」に相当する。

ところで、インバータ２２では、各スイッチＳｐ，Ｓｎにおいて閉故障が生じるおそれがあり、万が一同じ相において上アームスイッチＳｐの閉故障と下アームスイッチＳｎの閉故障とが生じると、電源ラインとグランドラインとの短絡により各スイッチＳｐ，Ｓｎに過電流が流れることが懸念される。この場合、仮に各スイッチＳｐ，Ｓｎに過電流が流れると、スイッチモジュール５０におけるリード部５２の幅狭部５２ａが溶断され、それに伴い、過電流が継続的に流れることが抑制される。

なお、回転電機ユニット２０においては、インバータ２２での短絡以外に、回転電機２１で短絡が生じるおそれがあり、例えば各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗのいずれかの部位で短絡が生じると、やはりインバータ２２の各スイッチＳｐ，Ｓｎに過電流が流れることとなる。

本実施形態では、過電流に伴いリード部５２が溶断される場合に、その溶断により、通電経路における電流が大電流から急低下する点に着目し、電流低下した状態で、電池ユニットＵのフェイルセーフ処理としてスイッチ３１，３２を強制開放させるようにしている。この場合、スイッチ３１，３２の開放により、鉛蓄電池１１やリチウムイオン蓄電池１２からインバータ２２への電力供給が停止される。本実施形態では、回転電機ＥＣＵ２３が、インバータ２２に流れる通電電流が所定の過電流閾値まで上昇したことの第１判定と、その後電流低下したことの第２判定との結果に基づいて、インバータ２２に過電流が流れたことを判定する（過電流判定部に相当）。また、電池ＥＣＵ３７が、回転電機ＥＣＵ２３における過電流判定の結果に基づいて、スイッチ３１，３２を開放させる（スイッチ制御部に相当）。

また、本システムにおいては、各ＥＣＵ２３，３７，４０のうちエンジンＥＣＵ４０が上位ＥＣＵとしての役目を担っており、エンジンＥＣＵ４０からの指令に基づいて、回転電機ＥＣＵ２３による回転電機２１の制御や電池ＥＣＵ３７による充放電制御等が実施される。こうした事情から、インバータ２２の過電流異常が生じた場合には、まず回転電機ＥＣＵ２３で過電流異常発生の旨が判定された後、通信線４１を介して異常信号がエンジンＥＣＵ４０に送信され、その後、エンジンＥＣＵ４０から、異常信号に対応するフェイルセーフ信号が通信線４１を介して電池ＥＣＵ３７に送信される。ただしこの場合、異常発生後において、回転電機ＥＣＵ２３からエンジンＥＣＵ４０への通信、及びエンジンＥＣＵ４０から電池ＥＣＵ３７への通信が行われた後に、電池ユニットＵでスイッチ開放（フェイルセーフ処理）が行われることになるため、スイッチ開放までに時間を要し、二次的な不具合が生じることも懸念される。各ＥＣＵ間では離散的に通信が行われることを想定すると、やはりスイッチ開放までの所要時間が長引くことが懸念される。

そこで本実施形態では、各ＥＣＵ２３，３７，４０が通信線４１により相互に通信可能となっている構成を前提として、以下の特徴的な構成を採用している。すなわち、
（１）回転電機ＥＣＵ２３は、インバータ２２において過電流が流れたことを示す過電流異常信号を電池ＥＣＵ３７及びエンジンＥＣＵ４０に対して送信する。
（２）エンジンＥＣＵ４０は、回転電機ＥＣＵ２３から受信した過電流異常信号に基づいて、電池ＥＣＵ３７に対して,スイッチ３１，３２を強制開放させる旨の強制開放信号を送信する。
（３）電池ＥＣＵ３７は、回転電機ＥＣＵ２３からの過電流異常信号の受信、及びエンジンＥＣＵ４０からの強制開放信号の受信のうち早い方に基づいて、スイッチ３１，３２を強制開放させる。

この場合、電池ＥＣＵ３７では、エンジンＥＣＵ４０からの強制開放信号の受信を待たずとも、回転電機ＥＣＵ２３から過電流異常信号を直接受け取り、その過電流異常信号に基づいて応急的な処置を実施することができる。

また、インバータ２２では上記のとおり短絡に起因して過電流が流れる一方、回転電機２１の力行駆動の開始当初においては突入電流として大電流が流れる。この場合、突入電流としての大電流が検出されると、それが過電流とみなされ、結果として短絡異常（すなわち過電流異常）が生じたと誤判定されることが懸念される。

そこで本実施形態では、回転電機ＥＣＵ２３が、回転電機２１の力行駆動の開始時においてその駆動開始に伴い生じる突入電流を制限する（電流制限部に相当）。この場合、突入電流を、過電流判定値よりも小さい電流に制限することにより、突入電流なのか過電流なのかを明確に特定できるようにしている。

より具体的には、回転電機ＥＣＵ２３は、回転電機２１の力行駆動の開始当初において電流目標値を所定の制限値により制限し、その制限された目標値に基づいて、インバータ２２の通電電流のフィードバック制御を実施する。例えば過電流判定値を４００Ａ、制限値を３００Ａとする。この場合、電流制限を実施しないと、突入電流として過電流判定値を超える大電流が流れることが考えられるが、電流制限により、突入電流が過電流判定値よりも小電流に抑えられる。

また、回転電機２１の力行駆動の開始後においては、回転電機２１の回転速度が上昇することに伴いモータ起電力により中性点電圧が上昇する。そのため、突入電流が次第に低減される。そこで、回転電機ＥＣＵ２３は、回転電機２１の力行駆動の開始後において、回転電機２１の回転速度が所定回転速度まで上昇したことに基づいて、電流目標値の制限を解除する。

次に、各ＥＣＵ２３，３７，４０により実施される演算処理をフローチャート等を用いて具体的に説明する。

図４は、過電流異常判定の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は回転電機ＥＣＵ２３により所定周期で繰り返し実施される。

図４において、ステップＳ１１では、電流センサ２７により検出された検出電流Ｉａを取得する。続くステップＳ１２では、インバータ２２での過電流発生を示すフラグが０であるか否かを判定する。そして、フラグ＝０であればステップＳ１３に進み、検出電流Ｉａが所定の第１閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定する。第１閾値ＴＨ１が「過電流閾値」に相当し、例えばＴＨ１＝４００Ａである。検出電流Ｉａが第１閾値ＴＨ１未満であれば、そのまま本処理を終了する。また、検出電流Ｉａが第１閾値ＴＨ１以上であれば、ステップＳ１４に進んでフラグに１をセットした後、本処理を終了する。

フラグに１がセットされた後は、ステップＳ１２を否定してステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、検出電流Ｉａが所定の第２閾値ＴＨ２未満であるか否かを判定する。第２閾値ＴＨ２は、第１閾値ＴＨ１よりも小さい電流値として定められており、例えばＴＨ２＝２００Ａである。

検出電流Ｉａが第２閾値ＴＨ２以上であれば、そのまま本処理を終了する。また、検出電流Ｉａが第２閾値ＴＨ２未満であれば、ステップＳ１６に進み、通信線４１を用いて過電流異常信号を電池ＥＣＵ３７とエンジンＥＣＵ４０に対して送信した後、本処理を終了する。

図５は、異常監視の処理手順を示すフローチャートであり、本処理はエンジンＥＣＵ４０により所定周期で繰り返し実施される。

図５において、ステップＳ２１では、回転電機ＥＣＵ２３から過電流異常信号を受信したか否かを判定する。そして、過電流異常信号を受信していれば、ステップＳ２２に進み、通信線４１を用い、スイッチ３１，３２の強制開放信号を電池ＥＣＵ３７に対して送信する。

図６は、電池ユニットＵにおけるフェイルセーフ制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は電池ＥＣＵ３７により所定周期で繰り返し実施される。

図６において、ステップＳ３１では、回転電機ＥＣＵ２３から過電流異常信号を受信したか否かを判定する。そして、過電流異常信号を受信していれば、ステップＳ３２に進み、フェイルセーフ処理として、スイッチ３１，３２をオフ（開放）する旨を指令する。なお、バイパススイッチ３６については開放状態のままとする。

また、過電流異常信号を受信していなければ、ステップＳ３３に進み、エンジンＥＣＵ４０から強制開放信号を受信したか否かを判定する。そして、強制開放信号を受信していれば、ステップＳ３２に進み、フェイルセーフ処理を実施する。この場合、ステップＳ３１〜Ｓ３３によれば、回転電機ＥＣＵ２３からの過電流異常信号とエンジンＥＣＵ４０からの強制開放信号とのうち先に受信した信号に基づいて、フェイルセーフ処理が実施される。

次に、図７のタイムチャートを用い、インバータ２２での過電流発生時の処理を具体的に説明する。

図７において、タイミングｔ１以前は、インバータ２２の各スイッチＳｐ，Ｓｎが回転電機２１の作動要求に応じてオンオフされており、回転電機２１の作動状態に応じた通電電流がインバータ２２に流れている。つまり、回転電機ユニット２０が正常動作している。この状態では、インバータ２２の通電電流（電流センサ２７の検出電流Ｉａ）が第１閾値ＴＨ１未満となっている。このとき、電池ユニットＵでは、スイッチ３１，３２が閉鎖（状況によっては一方のみが開放）の状態となっている。

そして、タイミングｔ１で、例えばインバータ２２での短絡発生によりインバータ２２の通電電流が急増すると、タイミングｔ２で、通電電流が第１閾値ＴＨ１を超える。これにより、フラグに１がセットされる。このとき、各スイッチＳｐ，Ｓｎに過電流が流れることにより、スイッチモジュール５０におけるリード部５２の幅狭部５２ａが溶断され、それに伴い通電電流が急減する。

その後、タイミングｔ３で通電電流が第２閾値ＴＨ２未満となることにより、回転電機ＥＣＵ２３から過電流異常信号が出力される。そして、タイミングｔ４では、電池ユニットＵの電池ＥＣＵ３７において、過電流異常信号の受信に基づいて回転電機ユニット２０での過電流発生の旨が認識され、それに伴いフェイルセーフ処理、すなわちスイッチ３１，３２の強制開放が実施される。

この場合、タイミングｔ４の時点では、通電電流が小電流に抑えられており、スイッチ保護を図りつつ好適にスイッチ３１，３２を開放させることができる。つまり、過電流が流れている状況下で、その通電経路のスイッチ３１，３２を開放すると、通電経路にサージ電流が発生し、そのサージ電流に起因してスイッチ３１，３２が破損することが懸念される。この点、上記構成によれば、過電流が一旦治まった状態でスイッチ３１，３２が開放されるため、スイッチ開放時のサージ電流が抑制され、ひいてはサージ電流に起因するスイッチ破壊が抑制される。

なお本実施形態では、フェイルセーフ処理としてスイッチ３１，３２が強制開放され、バイパススイッチ３６については開放状態のまま保持されるが、これに代えて、フェイルセーフ処理として、スイッチ３１，３２の強制開放と、バイパススイッチ３６の閉鎖とが実施される構成であってもよい。バイパススイッチ３６が開放状態のまま保持される場合、スイッチ３１，３２の開放により鉛蓄電池１１とインバータ２２とが完全に遮断される。これに対して、バイパススイッチ３６が閉鎖される場合、ヒューズ３５を介して鉛蓄電池１１とインバータ２２とが接続される。

ここで、エンジンＥＣＵ４０では、タイミングｔ４（場合によってはその前後）で過電流異常信号の受信に基づいて過電流発生の旨が認識され、それに伴い強制開放信号が電池ＥＣＵ３７に対して送信される。そのため、上位ＥＣＵであるエンジンＥＣＵ３０からの指令を待って電池ユニットＵでのフェイルセーフ処理を実施する構成では、タイミングｔ４よりも後のタイミングでフェイルセーフ処理が実施されるが、本実施形態では、エンジンＥＣＵ４０からの強制開放信号の受信を待たず、回転電機ＥＣＵ２３からの過電流異常信号に基づいて電池ＥＣＵ３７がフェイルセーフ処理を実施するため、いち早い処置の実施が可能となっている。

次に、回転電機２１の力行駆動の開始時における突入電流の制限処理について説明する。図８は、回転電機２１の力行駆動制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は回転電機ＥＣＵ２３により所定周期で繰り返し実施される。

図８において、ステップＳ４１では、力行駆動の要求があるか否かを判定する。例えば、エンジン再始動時や動力アシスト時において力行駆動の要求があると判定される。力行駆動の要求があれば後続のステップＳ４２に進み、要求が無ければそのまま本処理を終了する。

ステップＳ４２では、回転電機２１に対して要求される駆動態様に応じて、インバータ通電電流の目標値を設定する。このとき、例えばエンジン再始動時であれば、エンジン再始動のための初期回転速度（クランキング速度）に基づいて、インバータ通電電流の目標値を設定する。また、動力アシスト時であれば、アクセル操作量に応じたアシスト量に基づいて、インバータ通電電流の目標値を設定する。

ステップＳ４３では、回転電機２１の回転速度Ｎｍが所定回転速度Ｎｔｈ未満であるか否かを判定する。所定回転速度Ｎｔｈは、回転電機２１においてモータ起電力により中性点電圧が所定以上に上昇したことを判定するための判定値であり、例えばＮｔｈ＝６００ｒｐｍである。なお、エンジン出力軸と回転電機２１の出力軸とのプーリ比は例えば２．３である。そして、Ｎｍ＜Ｎｔｈであることを条件に、ステップＳ４４に進む。

ステップＳ４４では、回転電機２１の力行駆動の開始当初における突入電流を制限すべく、インバータ通電電流の目標値を所定の制限値Ｉｘで制限する。制限値Ｉｘは、インバータ２２での過電流判定のための第１閾値ＴＨ１よりも小さい値であり、例えばＩｘ＝３００Ａである。この場合、今回の力行駆動要求がエンジン再始動要求なのか動力アシスト要求なのかに応じて、制限値Ｉｘを設定することも可能である。例えば、エンジン再始動要求であれば、動力アシスト要求である場合よりも制限値Ｉｘを小さい値とする。

また、回転電機２１の駆動開始後に回転速度Ｎｍが上昇し、Ｎｍ＜Ｎｔｈになると、ステップＳ４５に進む。ステップＳ４５では、突入電流の制限を解除する。

ステップＳ４４，Ｓ４５の処理において、ステップＳ４６では、インバータ通電電流についてフィードバック制御を実施する。このとき、インバータ通電電流の目標値と実際値（検出電流Ｉａ）との偏差に基づいて制御デューティを算出し、その制御デューティによりインバータ２２の各スイッチＳｐ，Ｓｎについてスイッチング制御を実施する。

なお、インバータ通電電流の検出電流Ｉａは、インバータ２２の電源ラインに設けられた電流センサ２７の検出電流以外であってもよく、インバータ２２と各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗとの間に設けられた電流センサ２７ａの検出電流や、下アームスイッチＳｎとグランドラインとの間に相ごとに設けられた電流センサ２７ｂの検出電流であってもよい（図２参照）。

図９は、回転電機２１の力行駆動の開始当初における電流制御をより具体的に示すタイムチャートである。ここでは、エンジン再始動時について説明する。

図９において、タイミングｔ１１では、回転電機２１の力行駆動の要求（エンジン再始動要求）が生じ、それに伴いインバータ２２の通電が開始される。ここではまず、インバータ通電電流の目標値が制限値Ｉｘで制限され、そのＩｘを目標値としてインバータ通電電流のフィードバック制御が実施される。このとき、インバータ通電電流が、過電流判定のための第１閾値ＴＨ１よりも小さい値で制限されるため、突入電流によって過電流が流れたと誤判定されることが抑制される。なお、仮に電流制限を行わずにフィードバック制御を実施すると、１００％デューティで各スイッチＳｐ，Ｓｎが通電され、その際に大きな突入電流が流れることとなる。

その後、回転電機２１の回転速度Ｎｍが次第に上昇し、タイミングｔ１２で回転速度Ｎｍが所定回転速度Ｎｔｈに達すると、インバータ２２における電流制限が解除される。タイミングｔ１２の時点では、突入電流の発生要因がなくなっており、過電流の誤判定要因も解消されている。つまり、図示のように１００％デューティで各スイッチＳｐ，Ｓｎが通電されても、過電流が誤判定されることが生じないものとなっている。タイミングｔ２以降、回転電機２１に対して要求される駆動態様に応じて、インバータ通電電流のフィードバック制御が実施される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

回転電機２１の力行駆動の開始当初において突入電流として大電流が流れると、それが過電流とみなされ、短絡異常の誤判定が懸念される。この点、上記構成では、回転電機２１の力行駆動の開始時においてその駆動開始に伴い生じる突入電流を制限するため、突入電流が過電流とみなされることが抑制され、ひいては短絡異常（すなわち過電流異常）の誤判定が抑制される。

インバータ２２の通電電流をフィードバック制御する構成において、回転電機２１の力行駆動の開始時に、通電電流の目標値を制限することで突入電流の制限を実施するようにした。この場合、インバータ通電電流の目標値を制限することにより、スイッチＳｐ，Ｓｎのデューティ比を小さくすることができる。そのため、回転電機２１の力行駆動の開始時において、突入電流を好適に制限することができる。

通電電流の目標値を、過電流閾値（ＴＨ１）よりも小さい値として設定するようにした。これにより、突入電流と過電流とを区別する上で好適なる構成を実現できる。

回転電機２１の力行駆動の開始後における当該回転電機２１の回転上昇に応じて、突入電流の制限を解除するようにした。これにより、回転電機２１の力行駆動の開始後において、モータ起電力による中性点電圧の上昇に合わせて突入電流の制限を解除でき、要否に応じて適正に電流制限を実施することができる。

アイドリングストップ制御でのエンジン再始動時には、エンジン停止状態から回転電機２１が力行駆動されるため、突入電流が大きくなる傾向にあると考えられる。この点、エンジン再始動の要求に伴う回転電機２１の力行駆動の開始時において突入電流の制限が実施されるため、そのエンジン再始動時において突入電流と過電流とを好適に区別することができる。

インバータ２２においてスイッチモジュール５０に遮断部（幅狭部５２ａ）を設けた構成では、突入電流が流れることに起因して意図せず遮断部が遮断されることが懸念される。この点、上記のとおり回転電機２１の力行駆動の開始時において突入電流が制限されるため、意図せず遮断部が遮断されるといった不都合を抑制できる。

回転電機２１又はインバータ２２に過電流が流れる場合にスイッチモジュール５０におけるリード部５２の幅狭部５２ａが溶断される構成では、過電流異常の発生時において通電電流が一旦上昇した後に、幅狭部５２ａの溶断による経路遮断により一気に低下する。こうした様相を考慮し、上記構成では、インバータ通電電流が第１閾値ＴＨ１まで上昇したことの第１判定と、その後電流低下したことの第２判定との結果に基づいて、過電流が流れたことを判定するとともに、その判定結果に基づいてスイッチ３１，３２を開放させるようにした。この場合、スイッチ３１，３２の開放に伴い生じるサージ電流を抑えつつ、好適に通電電流を遮断できる。その結果、過電流の発生時における処置の適正化を図ることができる。

インバータ通電電流が第１閾値ＴＨ１まで上昇した後に電流低下したことの第２判定として、通電電流が第１閾値ＴＨ１よりも小さい第２閾値ＴＨ２まで低下したことを判定する構成とした。これにより、回転電機２１又はインバータ２２で短絡異常が生じた場合において、過電流の発生に伴う電流上昇と、経路遮断に伴う電流低下とを確実に判定できる。これにより、適正にスイッチ開放処置を実施できる。

回転電機ＥＣＵ２３が、過電流判定の結果を示す判定信号（過電流異常信号）を電池ＥＣＵ３７に送信し、電池ＥＣＵ３７が、回転電機ＥＣＵ２３からの判定信号に基づいて、スイッチ３１，３２を開放させる構成とした。この場合、電池ＥＣＵ３７では、回転電機ＥＣＵ２３から判定信号を直接受け取ることで、その判定信号に基づく応急的な処置を実施が可能となる。

また特に、
（１）回転電機ＥＣＵ２３が、過電流判定の結果を示す判定信号（過電流異常信号）を電池ＥＣＵ３７及びエンジンＥＣＵ４０に対して送信し、
（２）エンジンＥＣＵ４０が、回転電機ＥＣＵ２３から受信した判定信号に基づいて、電池ＥＣＵ３７に対して、スイッチ３１，３２を強制開放させる旨の強制開放信号を送信し、
（３）電池ＥＣＵ３７が、回転電機ＥＣＵ２３からの判定信号の受信、及びエンジンＥＣＵ４０からの強制開放信号の受信のうち早い方に基づいて、スイッチ３１，３２を強制開放させる、ように構成した。

したがって、電池ＥＣＵ３７では、上位ＥＣＵであるエンジンＥＣＵ４０からの強制開放信号の受信を待たずとも、回転電機ＥＣＵ２３から判定信号を直接受け取り、その判定信号に基づいて応急的な処置を実施することができる。また、電池ＥＣＵ３７によりいち早い対応が可能になることに加え、エンジンＥＣＵ４０による確実性の高い対応が可能となっている。なお、電池ＥＣＵ３７は、各蓄電池１１，１２の充放電を制御対象とする局所的な演算処理を実施するものであるのに対し、エンジンＥＣＵ４０は、他のＥＣＵを統括的に管理するものであるため、エンジンＥＣＵ４０によれば、確実性（信頼性とも言える）の高い対応を実施できる。

インバータ２２において、スイッチモジュール５０におけるリード部５２の幅狭部５２ａを「遮断部」として用いる構成とした。したがって、インバータ２２に過電流が流れる場合に、迅速なる過電流処置を実施できる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・回転電機２１の力行駆動の開始後において、回転電機２１の回転上昇に応じて、突入電流の制限の程度を変更する構成としてもよい。例えば、回転電機ＥＣＵ２３は、図８のステップＳ４４において、図１０の関係を用いて目標通電電流の制限値を設定する。図１０では、回転電機２１の回転速度Ｎｍが大きくなるほど制限値が大きくなる（すなわち大きい目標通電電流が許容される）ような関係が定められている。ただし回転速度Ｎｍと制限値との関係は図１０以外のものであってもよい。本構成によれば、回転電機２１の状態に応じて適正に電流制限を実施することができる。

・回転電機２１の力行駆動の開始時に突入電流の制限が実施される場合において、スイッチ３１，３２を共にオン（閉鎖）させる構成としてもよい。この場合、回転電機ＥＣＵ２３は、図１１に基づいて回転電機２１の力行駆動制御を実施する。なお、図１１の処理は、図８に置き換えて実施されるものであり、図８と同じ処理については同じステップ番号を付すとともに説明を適宜割愛する。

図１１では、力行駆動の要求があり、かつ回転電機２１の回転速度Ｎｍが所定回転速度Ｎｔｈ未満であると判定された場合（ステップＳ４１，Ｓ４３がＹＥＳの場合）に、ステップＳ４４で、回転電機２１の力行駆動の開始当初における突入電流を制限するともに、続くステップＳ５１でスイッチ３１，３２を共にオンにする。これにより、突入電流の制限が実施される状況下において、スイッチ３１，３２が共にオンになる。そして、Ｎｍ≧Ｎｔｈになると、突入電流の制限が解除される（ステップＳ４５）。なお、スイッチ３１，３２がオンされた後には、例えば回転電機２１の回転が定常状態になったことに基づいて、各スイッチ３１，３２が通常のオンオフ状態に戻されるとよい。エンジン始動時であれば、エンジンの始動完了判定（エンジン回転速度が所定回転速度になったこと）に基づいて、各スイッチ３１，３２が通常のオンオフ状態に戻されるとよい。

回転電機２１の力行駆動の開始時に突入電流を制限する場合には、回転電機２１に対する供給電力が制限されるため、その分回転電機２１のトルクが低下する。この点、上記構成によれば、回転電機２１の力行駆動の開始時に電流制限が実施される一方で、各スイッチ３１，３２のオンにより、各蓄電池１１，１２による回転電機２１に対する電力供給が行われる。そのため、回転電機２１のトルク補償が可能となり、ひいては電流制限状態での回転電機２１の力行駆動の好適化が可能となる。

また、回転電機２１の力行駆動の開始後において、電流制限が実施される状態でその解除前に、蓄電池１１，１２の一方（本実施形態ではリチウムイオン蓄電池１２）をインバータ２２に接続する状態から蓄電池１１，１２の両方をインバータ２２に接続する状態に移行させるよう各スイッチ３１，３２の開閉を制御するようにしてもよい。この場合、回転電機ＥＣＵ２３は、図１２に基づいて回転電機２１の力行駆動制御を実施する。なお、図１２の処理は、図８に置き換えて実施されるものであり、図８と同じ処理については同じステップ番号を付すとともに説明を適宜割愛する。

図１２において、力行駆動の要求があると判定された場合（ステップＳ４１がＹＥＳの場合）に、ステップＳ６１では、回転電機２１の回転速度Ｎｍが第１回転速度Ｎｔｈ１未満であるか否かを判定し、ステップＳ６２では、回転電機２１の回転速度Ｎｍが第２回転速度Ｎｔｈ２未満であるか否かを判定する。Ｎｔｈ１及びＮｔｈ２は、Ｎｔｈ１＞Ｎｔｈ２の関係にある。例えばＮｔｈ１＝６００ｒｐｍ、Ｎｔｈ２＝４００ｒｐｍである。そして、回転速度ＮｍがＮｔｈ２未満であれば、ステップＳ４４で突入電流の制限を開始する。また、回転速度ＮｍがＮｔｈ２になると、ステップＳ６３でスイッチ３１，３２をオンし、回転速度ＮｍがＮｔｈ１になると、ステップＳ４５で突入電流の制限を解除する。なお、スイッチ３１，３２がオンされた後、例えば回転電機２１の回転が定常状態になったことに基づいて、各スイッチ３１，３２が通常のオンオフ状態に戻されるとよい（図１１と同様）。

回転電機２１の力行駆動の開始後において、電流制限が実施される状態でその解除前に、リチウムイオン蓄電池１２のみによりインバータ２２に電力が供給される状態（１電源供給の状態）から、両蓄電池１１，１２によりインバータ２２に電力に供給される状態（２電源供給の状態）への移行が行われる。この場合、回転電機２１では、駆動開始当初において回転速度の上昇に伴いトルクが減少することが考えられるが、そのトルク減少があっても両蓄電池１１，１２によるトルク補償が可能となる。また、電流制限が解除された後に、１電源供給の状態から２電源供給の状態に移行すると、電圧変動のおそれがあるが、電流制限が解除される前に１電源供給の状態から２電源供給の状態への移行が行われることで、電圧変動による不都合を回避できる。

エンジン始動時で言えば、エンジンのアイドル回転速度よりも低回転側には共振域が存在しているが、回転電機２１のトルク補償により共振域をいち早く通過させることができる。また、回転電機２１のトルクを確保できるため、早期始動を図りつつも初爆時期を遅らせることができ、燃費向上を図ることができる。

・突入電流を制限する場合において、最大デューティ比を以下のように設定してもよい。

（１）インバータ２２の入出力電圧であるインバータ電圧に基づいて、最大デューティ比を設定する。例えば図１３（ａ）の関係を用い、インバータ電圧に基づいて最大デューティ比を設定する。インバータ電圧は例えば電圧センサ２６による検出電圧である。インバータ電圧が高い場合には、突入電流が増える傾向にあるため、最大デューティ比を減少させる。逆にインバータ電圧が低い場合には、突入電流を制限しすぎるとエンジン再始動が不可となるおそれがあるため、最大デューティ比を増加させる。

（２）回転電機ユニット２０の温度に基づいて、最大デューティ比を設定する。回転電機ユニット２０の温度は例えば温度センサ２９により検出されるステータ温度である。例えば図１３（ｂ）の関係を用い、ステータ温度に基づいて最大デューティ比を設定する。ステータ温度が低い場合は、突入電流が増える傾向にあるため、最大デューティ比を減少させる。なお、ステータ温度に代えて、インバータ２２のスイッチ温度を用いてもよい。スイッチ温度が高い場合、故障の可能性が高くなるため、最大デューティ比を減少させるとよい。

上記によれば、回転電機ユニット２０が通常備える装備範囲で電流制限を実施できる。そのため、コストアップを招くことなく好適なる電流制限を実施できる。

・インバータ通電電流が第１閾値ＴＨ１まで上昇したことの第１判定と、その後電流低下したことの第２判定とを実施する場合において、第２判定として、インバータ通電電流が第１閾値ＴＨ１まで上昇してから所定時間（例えば０．５〜１秒程度）が経過した時点で電流低下した旨の第２判定を実施するようにしてもよい。

・過電流が流れることに伴い通電経路を遮断する遮断部として、スイッチモジュール５０におけるリード部５２の幅狭部５２ａ以外の構成を用いてもよい。例えば、インバータ２２の通電経路や、電池ユニットＵ内の通電経路、その他の通電経路にヒューズ等の溶断部を設けてもよい。要は、蓄電池１１，１２と回転電機２１とを繋ぐ経路に遮断部が設けられていればよい。

・回転電機２１の力行駆動の開始当初において、インバータ通電電流の目標値を制限することに代えて、インバータ２２の各スイッチＳｐ，Ｓｎに対する駆動デューティに制限を付加し、それに伴い突入電流の制限を図るようにしてもよい。

・過電流が流れることに伴い通電経路を遮断する遮断部を具備しない構成であってもよい。この場合、インバータ通電電流が第１閾値ＴＨ１まで上昇したと判定された時点で、過電流異常が生じた旨を判定するとよい。

・図１の構成では、電池ユニットＵの出力端子Ｐ１の側、すなわち鉛蓄電池１１の側に定電圧要求負荷である電気負荷１４を接続し、出力端子Ｐ２の側、すなわち回転電機ユニット２０の側に一般負荷である電気負荷１５を接続する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、電池ユニットＵの出力端子Ｐ１の側に電気負荷１５（一般負荷）を接続し、出力端子Ｐ２の側に電気負荷１４（定電圧要求負荷）を接続する構成としてもよい。

・上記実施形態では、第１蓄電部として鉛蓄電池１１を設けるとともに、第２蓄電部としてリチウムイオン蓄電池１２を設ける構成としたが、これを変更してもよい。第２蓄電部として、リチウムイオン蓄電池１２以外の高密度蓄電池、例えばニッケル−水素電池を用いてもよい。その他、少なくともいずれかの蓄電部としてキャパシタを用いることも可能である。

・２つの蓄電部を有する電源システム以外への適用も可能である。例えば蓄電部として、鉛蓄電池１１のみを有する構成、又はリチウムイオン蓄電池１２のみを有する構成であってもよい。

・本発明が適用される電源システムを、車両以外の用途で用いることも可能である。

１１…鉛蓄電池、１２…リチウムイオン蓄電池、２１…回転電機、２２…インバータ（スイッチング回路部）、２３…回転電機ＥＣＵ（回転電機ＥＣＵ）、３１，３２…スイッチ。

Claims (9)

1. 発電及び力行の作動を可能とする回転電機（２１）と、
   複数のスイッチング素子（Ｓｐ，Ｓｎ）のオンオフにより前記回転電機において相ごとの通電を行わせるスイッチング回路部（２２）と、
   前記スイッチング回路部に接続される蓄電部（１１，１２）と、
   前記スイッチング回路部と前記蓄電部との間の電気経路に設けられるスイッチ（３１，３２）と、を備える電源システムに適用される回転電機制御装置（２３）であって、
   前記スイッチング回路部に流れる通電電流が所定の過電流閾値（ＴＨ１）まで上昇したことに基づいて、前記回転電機及び前記スイッチング回路部の少なくともいずれかに過電流が流れたことを判定する判定部と、
   前記判定部の判定結果に基づいて、前記スイッチを開放させるスイッチ制御部と、
   前記回転電機の力行駆動の開始時においてその駆動開始に伴い生じる突入電流を制限する電流制限部と、
   を備える回転電機制御装置。
2. 前記スイッチング回路部における通電電流の目標値を設定し、その目標値に応じて定められる前記スイッチング素子のオンオフ比率に基づいて当該スイッチング素子のオンオフを制御する通電制御部を備え、
   前記電流制限部は、前記回転電機の力行駆動の開始時において、前記目標値を制限することで、前記突入電流の制限を実施する請求項１に記載の回転電機制御装置。
3. 前記電流制限部は、前記目標値を、前記過電流閾値よりも小さい値として設定する請求項２に記載の回転電機制御装置。
4. 前記回転電機の力行駆動の開始後における当該回転電機の回転上昇に応じて、前記電流制限部による前記突入電流の制限の程度を変更する制限変更部を備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。
5. 前記回転電機の力行駆動の開始後における当該回転電機の回転上昇に応じて、前記電流制限部による前記突入電流の制限を解除する制限解除部を備える請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。
6. 所定の自動停止条件の成立に伴いエンジンを自動停止させるとともに、その自動停止後に所定の再始動条件の成立に伴い前記エンジンを再始動させるアイドリングストップ制御機能を有し、前記回転電機の力行駆動により前記再始動が行われる車両に適用され、
   前記電流制限部は、前記再始動の要求に伴う前記回転電機の力行駆動の開始時において前記突入電流の制限を実施する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。
7. 前記電源システムにおいて、前記蓄電部と前記回転電機とを繋ぐ経路に、前記過電流が流れることに伴い当該経路を遮断する遮断部（５２ａ）が設けられている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。
8. 前記蓄電部として、前記スイッチング回路部に並列に接続される第１蓄電部（１１）と第２蓄電部（１２）とを備える一方、前記スイッチとして、前記スイッチング回路部と前記第１蓄電部との間の経路を開閉する第１スイッチ（３１）と、前記スイッチング回路部と前記第２蓄電部との間の経路を開閉する第２スイッチ（３２）とが設けられる電源システムに適用され、
   前記スイッチ制御部は、前記回転電機の力行駆動の開始時に前記電流制限部による電流制限が実施される場合において、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを共に閉鎖させる請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。
9. 前記回転電機の力行駆動の開始後における当該回転電機の回転上昇に応じて、前記電流制限部による前記突入電流の制限を解除する制限解除部を備え、
   前記スイッチ制御部は、前記回転電機の力行駆動の開始後において、前記制限解除部による制限解除の前に、前記第１蓄電部及び前記第２蓄電部の一方を前記スイッチング回路部に接続する状態から前記第１蓄電部及び前記第２蓄電部の両方を前記スイッチング回路部に接続する状態に移行させるよう前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの開閉を制御する請求項８に記載の回転電機制御装置。

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