JP4285638B2 - 車両の充電制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に２つの異なる電圧系統を有する車両の充電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両においては各種電装品の増加と、これら電装品の効率的な利用のため、複数の電圧系統（例えば、４２Ｖの電圧系統と１４Ｖの電圧系統）を備えたものが実用化されている。
【０００３】
例えば、特開２００２−１７６７０４号公報では、２電源系統を有するハイブリッド自動車において、高圧蓄電装置から低圧蓄電装置に給電するＤＣ−ＤＣコンバータを双方向性に変更したものが開示されている。
【０００４】
そして、こうしたＤＣ−ＤＣコンバータを省略するため、例えば、特開２００２−９５１７７号公報では、車両用交流発電機に対し、整流装置と、この整流装置によって生成される４２Ｖの高電圧出力を降圧して１４Ｖの低電圧出力を生成する降圧回路から印加された１４Ｖの低電圧を界磁巻線に断続的に印加して励磁電流を制御し、低電圧出力端子に接続されるバッテリの端子電圧を一定値に調整する励磁制御回路を含む電圧制御器を備える技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１７６７０４号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−９５１７７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献２の技術では、４２Ｖ側の電圧が低下されると、それと同じ比率で１４Ｖ側の電圧も低下してしまい、４２Ｖ側では適切な電圧値であっても、１４Ｖ側では適切な電圧値が得られなくなる虞がある。
【０００８】
また、上述のような車両では、所定の駆動力発生やバッテリ充電が可能なモータジェネレータの制御は、インバータ装置を介して行われるのが一般的であるため、このインバータ装置が故障してしまうと、バッテリへの充電ができなくなる虞があり、これに対処できるフェイルセーフ機能を設けることが重要である。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ＤＣ−ＤＣコンバータを省略して部品コストを大幅に低減すると共に、車両に採用された２系統の電圧がそれぞれ独立して常に最適な電圧値を維持することが可能で、また、例え、インバータ装置が故障してもバッテリの充電が適切に行うことができる車両の充電制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の本発明による車両の充電制御装置は、所定の駆動力発生と充電とが実行自在なモータジェネレータと、上記モータジェネレータをインバータ装置を介して作動制御するモータジェネレータ制御装置と、第１の電圧の第１の電圧系統に接続した第１のバッテリと、上記第１の電圧より低い第２の電圧の第２の電圧系統に接続した第２のバッテリとを備えた車両の充電制御装置において、上記インバータ装置は、少なくとも上記モータジェネレータからの交流電流を所定の電圧の直流電流に可変して出力自在な変換手段と、少なくとも上記変換手段の作動を制御する変換制御手段と、上記変換手段からの出力回路上に上記第１の電圧系統と上記第２の電圧系統のどちらかに上記変換手段との接続を切り替える切替スイッチ手段を有して上記変換手段と協働して界磁制御を実行する界磁制御手段とを有し、上記モータジェネレータ制御装置と上記界磁制御手段の少なくとも一つが上記変換制御手段の異常を検出した場合に、上記変換手段の機能を上記モータジェネレータからの交流電流を所定の電圧の直流電流に可変する整流機能のみに強制的に限定させる故障時制御手段を設けたことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２記載の本発明による車両の充電制御装置は、請求項１記載の車両の充電制御装置において、上記故障時制御手段は、上記変換制御手段の異常を検出した場合、上記変換手段の機能の限定と共に、エンジンがアイドル状態の際には、アイドル回転数を通常より高めに設定させることを特徴としている。
【００１３】
すなわち、請求項１記載の車両の充電制御装置は、モータジェネレータ制御装置がモータジェネレータをインバータ装置を介して作動制御し、インバータ装置では、変換制御手段は、少なくとも変換手段がモータジェネレータからの交流電流を所定の電圧の直流電流に可変して出力することを制御する。また、界磁制御手段は変換手段からの出力回路上に第１の電圧系統と第２の電圧系統のどちらかに変換手段との接続を切り替える切替スイッチ手段を有して変換手段と協働して界磁制御を実行する。そして、故障時制御手段は、モータジェネレータ制御装置と界磁制御手段の少なくとも一つが変換制御手段の異常を検出した場合に、変換手段の機能をモータジェネレータからの交流電流を所定の電圧の直流電流に可変する整流機能のみに強制的に限定させる。
【００１４】
この際、請求項２記載のように、故障時制御手段は、変換制御手段の異常を検出した場合、変換手段の機能の限定と共に、エンジンがアイドル状態の際には、アイドル回転数を通常より高めに設定させることが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図３は本発明の実施の一形態を示し、図１は２つの異なる電圧系統を有する車両全体の概略説明図、図２はモータジェネレータとインバータを中心とする接続回路に関する説明図、図３はモータジェネレータ制御装置及びアイドルストップ制御装置におけるインバータ装置に対する故障診断プログラムのフローチャートである。
【００１７】
図１において、符号１は車両前部に配置されたエンジンを示し、このエンジン１による駆動力は、エンジン１後方の自動変速装置（トルクコンバータ等も含んで図示）２からトランスファ３に伝達される。
【００１８】
更に、このトランスファ３に伝達された駆動力は、リヤドライブ軸４、プロペラシャフト５、ドライブピニオン軸部６を介して後輪終減速装置７に入力される一方、リダクションドライブギヤ、リダクションドリブンギヤ、フロントドライブ軸を介して前輪終減速装置（以上、フロント駆動系は図示せず）に入力される。
【００１９】
後輪終減速装置７に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸８rlを経て左後輪９rlに、後輪右ドライブ軸８rrを経て右後輪９rrに伝達される。前輪終減速装置に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸８flを経て左前輪９flに、前輪右ドライブ軸８frを経て右前輪９frに伝達される。
【００２０】
次に、この車両に車載される各エレクトロニクス系について説明する。
本車両は、４２Ｖの高電圧系（すなわち、第１の電圧系統）と１４Ｖの低電圧系（すなわち、第２の電圧系統）の２つの電圧系統を有して構成されている。
【００２１】
符号１１は、インバータ装置を示し、このインバータ装置１１には、エンジン１のクランクスプロケット１２によりベルト１３を介して回転軸端部のプーリ１４が回転され発電を行うと共に、最初の始動時以外の再始動等におけるエンジン１の始動を行うモータジェネレータ１５が、後述の図２で説明するように電気的に接続されている。
【００２２】
インバータ装置１１の４２Ｖ側の端子１１ａには、充放電可能な第１のバッテリとしての３６Ｖバッテリ１６と接続された４２Ｖ系の配線が接続され、この４２Ｖ系の配線には、最初のエンジン始動時のみ使用するスタータモータ１７や、電動モータによるパワーステアリング装置１８等の４２Ｖ負荷２３が接続されている。
【００２３】
また、インバータ装置１１の１４Ｖ側の端子１１ｂには、充放電可能な第２のバッテリとしての１２Ｖバッテリ２１が接続された１４Ｖ系の配線が接続され、この１４Ｖ系の配線には、その他各種ランプ、オーディオ、及び、後述する各制御装置等の１４Ｖ負荷２２が接続されている。
【００２４】
車両には、車両の自動停止再始動制御を実行するアイドルストップ制御装置３０が搭載されており、このアイドルストップ制御装置３０には、エンジン１における周知の各種制御を実行するエンジン制御装置３１、主に３６Ｖバッテリ１６の充電状態、放電状態を管理するバッテリ監視装置３２、インバータ装置１１と接続されてモータジェネレータ１５の制御を行うモータジェネレータ制御装置３３等が、例えば、車両の通信ネットワークとしてＩＳＯの標準プロトコルの一つであるＣＡＮ（Controller Area Network）等により接続されて、後述の各センサで検出された値やスイッチ信号は、このＣＡＮを通じ、それぞれの制御装置で必要に応じて共有されている。
【００２５】
アイドルストップ制御装置３０には、ブレーキペダル４１の踏み込みストロークを検出するブレーキペダル踏み込み量センサ４２（ブレーキ油圧をセンシングするものでも良い）、アクセルペダル４３の踏み込みストロークを検出するアクセルペダル踏み込み量センサ４４が接続されている。また、アイドルストップ制御装置３０には、ハンドル角θHを検出するハンドル角センサ４５、車速Ｖを検出する車速センサ４６、選択されたシフトポジション（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、３速、２速、１速の各レンジ位置）を検出するシフトポジションスイッチ４７等が接続されている。また、エンジン制御装置３１には、図示はしないが、エンジン回転数センサ、アクセル開度センサ等の周知のセンサ類が接続されている。
【００２６】
アイドルストップ制御装置３０は、これらスイッチ、センサ類から得られる各情報を基に、エンジン１を自動停止する予め設定したエンジン自動停止条件が成立しているか否か判定し、エンジン自動停止条件が成立している場合には、エンジン１を自動停止させる信号をエンジン制御装置３１、モータジェネレータ制御装置３３に出力するようになっている。
【００２７】
また、アイドルストップ制御装置３０は、アイドルストップ状態の場合にエンジン自動停止条件が不成立の状態となったら、エンジン制御装置３１及びモータジェネレータ制御装置３３に信号を出力してインバータ装置１１によりモータジェネレータ１５を駆動させ、エンジン１を再始動させる。
【００２８】
ここで、エンジン自動停止条件とは、例えば、ブレーキペダル４１が踏み込まれ、アクセルペダル４３が踏まれておらず、シフトポジションがＰ、Ｎ、Ｄ、３速、２速、１速の何れかで、車速Ｖが略ゼロであり、且つ、バッテリ監視装置３２からアイドルストップの禁止指令がない場合である。
【００２９】
また、アイドルストップ制御装置３０は、予め設定しておいた回生条件（例えば、アクセルペダル４３が踏まれておらず、エンジン回転数ＮEが１０００rpm以上で、車速Ｖが４０km/h以上で、駆動系とエンジン１とが連結され燃料が消費されていない条件）が成立する場合には、バッテリ監視装置３２に対して回生指令を出力する。
【００３０】
更に、アイドルストップ制御装置３０は、モータジェネレータ制御装置３３からインバータ装置１１の後述する異常が入力された際には、エンジン制御装置３１に対して、アイドル時（例えば、アクセルペダル４３の踏み込み量が０で、且つ、ブレーキペダル４１の踏み込み量が０でなく、且つ、車速が０の状態）にアイドル回転数を上昇させる（例えば、７００回転のアイドル回転数を１１００回転に上昇させる）指令を出力するようになっている。
【００３１】
また、バッテリ監視装置３２は、３６Ｖバッテリ１６の充電状態、放電状態を管理すべく、３６Ｖバッテリ１６におけるバッテリ温度ＴBaを検出するバッテリ温度センサ５１、バッテリ電圧ＶBaを検出するバッテリ電圧計５２、バッテリ電流ＩBaを検出するバッテリ電流計５３が接続されている。
【００３２】
バッテリ監視装置３２は、充電に際しては、モータジェネレータ１５の発電トルクを直接的に制御することなく、目標とする電圧値（目標電圧）ＶTGをモータジェネレータ制御装置３３に出力して充電を実行させるものであり、３６Ｖバッテリ１６は回生等により充電が行われるものであるため、通常は、予め設定しておいた７０％のバッテリ残存容量に相当する電圧値により充電が行われるようになっている。
【００３３】
また、バッテリ監視装置３２は、アイドルストップ制御装置３０から回生指令がある場合には、バッテリ温度とブレーキ踏込量に応じて、バッテリ温度が低いほど、ブレーキ踏込量が多いほど高い目標電圧ＶTGを設定してモータジェネレータ制御装置３３に対して出力するようになっている。
【００３４】
また、バッテリ監視装置３２は、３６Ｖバッテリ１６の電圧値ならびに温度から３６Ｖバッテリ１６が過放電状態と判定される場合には、アイドルストップ制御装置３０に対してアイドルストップの禁止指令を出力し、更に、通常の充電電圧値よりも所定に高い電圧値で充電を実行する急速充電処理を実行して、過放電状態から回復させる。
【００３５】
更に、バッテリ監視装置３２は、３６Ｖバッテリ１６の電圧値ならびに温度から３６Ｖバッテリ１６が過充電状態と判定される場合には、モータジェネレータ１５による発電を完全にカットすることなく通常の充電電圧値よりも所定に低い電圧値を設定する充電休止処理を実行して充電量を抑制し過充電状態から回復させる。
【００３６】
モータジェネレータ制御装置３３は、アイドルストップ制御装置３３からエンジン１を自動停止させる信号（アイドルストップ指令）が入力され、バッテリ監視装置３２から目標電圧ＶTG、バッテリ電圧ＶBa、バッテリ電圧ＶBaに基づくバッテリ残存容量（バッテリＳＯＣ）とバッテリに対する指令状態（急速充電処理等）が入力され、また、アクセル開度、エンジン回転数、車速も入力される。
【００３７】
そして、モータジェネレータ１５が実行すべき制御を上述の各信号に従って決定し、これら制御に必要なパラメータをインバータ装置１１に出力する。具体的には、モータジェネレータ制御装置３３は、インバータ装置１１に対し、制御モードとして、停止時制御モード、定電圧発電制御モード、始動時制御（始動時最大トルク制御、始動時ゼロトルク制御、始動時発電制御）モード、急加速時制御（急加速時ゼロトルク制御、急加速時発電制御）モードの各モードを指令し、これら各制御モードに必要なパラメータ（モータジェネレータ１５のトルク、回転数、充電指令電圧ＶOD）を、演算、マッピングして求め出力する。また、インバータ装置１１からは、モータジェネレータ１５の状態量（モータジェネレータ１５のトルク、回転数、充電電圧）が入力される。
【００３８】
ここで、上述のモータジェネレータ制御装置３３により定められる制御モードとは、例えば、以下のような制御モードとなっている。
【００３９】
１．停止時制御モードは、モータジェネレータ１５が回転している場合には、ブレーキをかけてモータジェネレータ１５を停止させ、モータジェネレータ１５が停止した場合には、そのブレーキを解放するモードとなっている。
【００４０】
２．始動時最大トルク制御モードは、エンジン再始動の信号が入力された際にエンジン１が始動するまで実行されるモードで、予め記憶しておいたモータジェネレータ１５のトルクと回転数のマップを参照して、モータジェネレータ１５の回転数に応じたトルクを発生させるようにインバータ装置１１に信号を出力して制御するモードである。
【００４１】
３．始動時ゼロトルク制御モードは、エンジン始動と判定した場合、要求負荷、すなわち、エンジン回転数とアクセル開度に応じて、予め設定しておいたマップを参照し、ゼロトルク時間を設定し、このゼロトルク時間が経過するまで、モータジェネレータ１５による駆動力発生と発電の両方を行わない制御のモードとなっている。尚、上述のゼロトルク時間は、アクセル開度が大きければ大きい程、また、エンジン回転数が小さければ小さい程、長い時間に設定される。
【００４２】
４．始動時発電制御モードは、上述の始動時ゼロトルク制御モード終了後、急にバッテリ監視装置３２で指令された充電電圧を設定することなく、段階的に充電電圧を上昇させる制御モードとなっている。
【００４３】
５．急加速時ゼロトルク制御は、車両が急加速状態と判定された場合、上述の始動時ゼロトルク制御モードと同様、要求負荷、すなわち、エンジン回転数とアクセル開度に応じて、予め設定しておいたマップを参照し、ゼロトルク時間を設定し、このゼロトルク時間が経過するまで、モータジェネレータ１５による駆動力発生と発電の両方を行わない制御のモードとなっている。
【００４４】
６．急加速時発電制御モードは、上述の急加速時ゼロトルク制御モード終了後、急にバッテリ監視装置３２で指令された充電電圧を設定することなく、段階的に充電電圧を上昇させる制御モードとなっている。
【００４５】
また、モータジェネレータ制御装置３３は、インバータ装置１１のインバータ制御部６１の異常監視も行っており、例えば、所定の数値をインバータ制御装置６１に出力して正確な演算結果がモータジェネレータ制御装置３３に入力されない場合は、インバータ装置１１のインバータ制御部６１は異常と判定する。こうして、インバータ制御部６１が異常と判定した場合、モータジェネレータ制御装置３３は、インバータ装置１１をモータジェネレータ１５からの交流電流を所定の電圧の直流電流に可変する整流機能のみに強制的に限定させる（具体的な手法は後述する）と共に、アイドルストップ制御装置３０に対してインバータ装置１１の異常を出力し、エンジン制御装置３１に対して、アイドル時のアイドル回転数上昇を実行させる。このように、モータジェネレータ制御装置３３は、インバータ装置１１の外部に設けられた故障時制御手段としての機能を有している。
【００４６】
次に、モータジェネレータ１５とインバータ１１を中心とする接続回路について、図２を基に説明する。
インバータ装置１１は、インバータ制御部６１、インテリジェントパワーモジュール（以下、ＩＰＭと略称）６２、及び、界磁制御回路部６３を有して主要に構成されている。
【００４７】
インバータ制御部６１は、変換制御手段としてのものであり、ＩＰＭ６２の後述するＰ端子（界磁制御回路部６３に設けた切替スイッチ部６６の共通端子６６ａ）の回路上の電圧値、電流値、切替スイッチ部６６の第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）６６ｂ、及び、第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃの各電圧値、モータジェネレータ１５のＵ、Ｖ、Ｗ端子の何れか２端子の電圧値、電流値（ＩＰＭ６２を通じて入力）、モータジェネレータ１５のロータの回転位相を検出するレゾルバ６７からの回転位相信号等が入力される。
【００４８】
また、モータジェネレータ制御装置３３からは、前述の各制御モードや、これら各制御モードに必要なパラメータ（モータジェネレータ１５のトルク、回転数、充電指令電圧ＶOD）等が入力される。また、インバータ制御部６１からは、モータジェネレータ制御装置３３に対し、モータジェネレータ１５の状態量（モータジェネレータ１５のトルク、回転数、充電電圧）が出力される。
【００４９】
そして、上述の入力された各制御モードに応じて、入力された各部の電流（インバータ状態）、電圧、ロータ位相を基にＩＰＭ６２に対してゲート制御を実施させ、また、界磁制御回路部６３に対しては、界磁電流指令や、切替スイッチ部６６に対する切り替えリクエストを出力する。また、界磁制御回路部６３からは、界磁電流がフィードバックされ、切替スイッチ部６６の状態が入力される。尚、インバータ制御部６１は、界磁制御回路部６３の切替スイッチ部６６を第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）６６ｂから第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃに切り替える際、また、第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃから第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）６６ｂに切り替えさせる際、ＩＰＭ６２からの発電電流は略ゼロの状態に制御する。
【００５０】
更に、インバータ制御部６１には、インバータ制御部６１が正常に作動していることを監視するため、モータジェネレータ制御装置３３から所定時間毎に、数値が入力され、この入力された数値を予めメモリしておいた演算式により演算してモータジェネレータ制御装置３３に出力する。そして、この演算結果により、モータジェネレータ制御装置３３がインバータ制御部６１の正常か異常を判定するようになっている。モータジェネレータ制御装置３３がインバータ制御部６１が異常と判定した場合は、インバータ制御部６１によるＩＰＭ６２に対するゲート制御を切断し、ＩＰＭ６２に対して全てのゲートを閉じさせてＩＰＭ６２をモータジェネレータ１５による発電の整流作用のみの機能に強制的に移行させる。このフェイルセーフ機能により、インバータ制御部６１が故障した場合、車両はエンジン１の自動停止再始動の機能は失われるが、３６Ｖバッテリ１６と１２Ｖバッテリ２１に対する充電は引き続き実行されるので、故障が修理されるまでの車両の運転は確実に保障される。
【００５１】
また、インバータ制御部６１は、ＩＰＭ６２から温度、電流等の信号が入力されており、これら信号に基づき、ＩＰＭ６２の故障診断と保護制御を実行するようになっている。
【００５２】
また、インバータ制御部６１は、界磁制御回路部６３によっても上述のモータジェネレータ制御装置３３による監視と同様に監視されており、界磁制御回路部６３がインバータ制御部６１の故障状態を検出すると、インバータ制御部６１によるＩＰＭ６２に対するゲート制御が切断され、界磁制御回路部６３はＩＰＭ６２に対して全てのゲートを閉じさせてＩＰＭ６２をモータジェネレータ１５による発電の整流作用のみの機能に強制的に移行させる。そして、モータジェネレータ制御装置３３、或いは、界磁制御回路部６３によって検出されたインバータ制御部６１の故障は、図示しないインストルメントパネルに設けたコンビネーションメータの警報ランプにてドライバに警報がなされるようになっている。
【００５３】
ＩＰＭ６２は、変換手段として設けられているもので、複数のスイッチング素子とその駆動回路、及び、各種保護回路を１パッケージとして、設定された条件でＭＯＳ ＦＥＴをドライブする周知のもので構成されている。Ｕ，Ｖ，Ｗの各３相インバータ端子は、モータジェネレータ１５と接続され、整流コンバータ平滑後の主電源端子の＋側の端子であるＰ端子が界磁制御回路部６３の切替スイッチ部６６の共通端子６６ａと界磁回路部６５に接続され、−側の端子であるＮ端子がアース接続されている。そして、インバータ制御部６１からの信号によりゲート制御され、モータジェネレータ１５の駆動やモータジェネレータ１５による充電を実行させる。
【００５４】
界磁制御回路部６３は、界磁制御手段として設けられるもので、界磁制御部６４、界磁回路部６５、切替スイッチ部６６を有して主要に構成されている。
界磁制御部６４は、ＩＰＭ６２のＰ端子（界磁制御回路部６３に設けた切替スイッチ部６６の共通端子６６ａ）の回路上の電圧値、切替スイッチ部６６の第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）６６ｂ、及び、第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃの各電圧値が入力される。また、インバータ制御部６１からは、界磁電流指令や、切替スイッチ部６６に対する切り替えリクエストが入力され、インバータ制御部６１に対しては界磁電流をフィードバックし、また、切替スイッチ部６６の状態を出力する。
【００５５】
こうして、インバータ制御部６１からの界磁電流指令に基づき界磁回路部６５をＩＰＭ６２と協働して界磁電流を制御させ、また、インバータ制御部６１からの切り替えリクエストに基づき、主に第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃの電圧値を参照しながら切替スイッチ部６６を第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）６６ｂと第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃのどちらかに切り替えさせる。
【００５６】
また、界磁制御部６４は、上述のモータジェネレータ制御装置３３による監視と同様に、インバータ制御部６１を監視して、インバータ制御部６１の故障状態を検出すると、インバータ制御部６１によるＩＰＭ６２に対するゲート制御を切断し、ＩＰＭ６２に対して全てのゲートを閉じさせてＩＰＭ６２をモータジェネレータ１５による発電の整流作用のみの機能に強制的に移行させる。
【００５７】
界磁回路部６５は、上述のように界磁制御部６４からの信号により指令された界磁電流が得られるように界磁電流を調整する。
【００５８】
切替スイッチ部６６は、切り替えスイッチ手段として設けられており、２つの切替可能な端子６６ｂ、６６ｃを有している。そして、切替スイッチ部６６の共通端子６６ａはＩＰＭ６２のＰ端子と界磁回路部６５の一方の入力端子と接続され、切替スイッチ部６６の第１の切替端子６６ｂは、３６Ｖバッテリ１６と４２Ｖ負荷２３を有する第１の電圧系統と接続され、切替スイッチ部６６の第２の切替端子６６ｃは、１２Ｖバッテリ２１と１４Ｖ負荷２２を有する第２の電圧系統と接続されている。
【００５９】
そして、切替スイッチ部６６の第１の切替端子６６ｂと第２の切替端子６６ｃの切り替えは、界磁制御部６４からの指令に基づいて行われ、主に第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃの電圧値を参照しながら、第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）６６ｂと第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃのどちらかへの切り替えが行われる。
【００６０】
次に、モータジェネレータ制御装置３３及びアイドルストップ制御装置３０におけるインバータ装置１１に対する故障診断を図３のフローチャートで説明する。
【００６１】
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、インバータ装置１１のインバータ制御部６１に異常が有るか否か、すなわち、モータジェネレータ制御装置３３がインバータ装置１１のインバータ制御部６１に出力した所定の数値に対し、インバータ制御部６１から正しい演算結果が入力されたか否か判定し、正しい演算結果が入力され、インバータ制御部６１が正常と判定できる場合には、プログラムを抜ける。
【００６２】
逆に、正しい演算結果が入力されず、インバータ制御部６１が異常と判定できる場合には、Ｓ１０２に進み、インバータ制御部６１によるＩＰＭ６２に対するゲート制御を切断し、ＩＰＭ６２に対して全てのゲートを閉じさせてＩＰＭ６２をモータジェネレータ１５による発電の整流作用のみの機能に強制的に移行させる。
【００６３】
その後、Ｓ１０３に進み、エンジン１がアイドル状態か否か、すなわち、アクセルペダル４３の踏み込み量が０で、且つ、ブレーキペダル４１の踏み込み量が０でなく、且つ、車速が０の状態か否か判定し、アイドル状態ではない場合にはそのままプログラムを抜け、アイドル状態の場合にはＳ１０４へと進む。
【００６４】
そして、Ｓ１０４では、エンジン制御装置３１に対して、アイドル回転数を上昇させる（例えば、７００回転のアイドル回転数を１１００回転に上昇させる）指令を出力する。
【００６５】
このように、本発明の実施の形態によれば、界磁制御回路部６３に、第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）６６ｂと第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃのどちらかへの切り替えが可能な切替スイッチ部６６を設け、この切替スイッチ部６６を切り替え制御することにより、４２Ｖ系と１４Ｖ系に充電を行うようになっているので、ＤＣ−ＤＣコンバータが必要なく、また、４２Ｖ系と１４Ｖ系のそれぞれに対し、独立して最適な充電が可能となっている。
【００６６】
また、インバータ制御部６１は、モータジェネレータ制御装置３３により異常状態が監視され、モータジェネレータ制御装置３３がインバータ制御部６１の故障状態を検出すると、インバータ制御部６１によるＩＰＭ６２に対するゲート制御が切断され、モータジェネレータ制御装置３３はＩＰＭ６２に対して全てのゲートを閉じさせてＩＰＭ６２をモータジェネレータ１５による発電の整流作用のみの機能に強制的に移行させる機能を有しているので、例え、インバータ制御部６１が故障しても、車両はエンジン１の自動停止再始動の機能は失われるが、３６Ｖバッテリ１６と１２Ｖバッテリ２１に対する充電は引き続き実行されて、故障が修理されるまでの車両の運転は確実に保障される。さらに、モータジェネレータ制御装置３３がインバータ制御部６１の故障状態を検出すると、アイドル回転数が上昇されてバッテリ１６、２１に対する充電量と、必要な電力が十分に確保できるので、故障が修理されるまでの車両の運転はより確実に保障される。
【００６７】
また、インバータ制御部６１は、界磁制御回路部６３によっても監視され、界磁制御回路部６３がインバータ制御部６１の故障状態を検出すると、インバータ制御部６１によるＩＰＭ６２に対するゲート制御が切断され、界磁制御回路部６３はＩＰＭ６２に対して全てのゲートを閉じさせてＩＰＭ６２をモータジェネレータ１５による発電の整流作用のみの機能に強制的に移行させる機能を有しているので、例え、インバータ制御部６１が故障しても、車両はエンジン１の自動停止再始動の機能は失われるが、３６Ｖバッテリ１６と１２Ｖバッテリ２１に対する充電は引き続き実行されて、故障が修理されるまでの車両の運転は確実に保障される。
【００６８】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータを省略して部品コストを大幅に低減すると共に、車両に採用された２系統の電圧がそれぞれ独立して常に最適な電圧値を維持することが可能で、また、例え、インバータ装置が故障してもバッテリの充電が適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つの異なる電圧系統を有する車両全体の概略説明図
【図２】モータジェネレータとインバータを中心とする接続回路に関する説明図
【図３】モータジェネレータ制御装置及びアイドルストップ制御装置におけるインバータ装置に対する故障診断プログラムのフローチャート
【符号の説明】
１ エンジン
１１ インバータ装置
１５ モータジェネレータ
１６ ３６Ｖバッテリ（第１のバッテリ）
２１ １２Ｖバッテリ（第２のバッテリ）
３０ アイドルストップ制御装置
３１ エンジン制御装置
３２ バッテリ監視装置
３３ モータジェネレータ制御装置（故障時制御手段）
６１ インバータ制御部（変換制御手段）
６２ ＩＰＭ（変換手段）
６３ 界磁制御回路部（界磁制御手段）
６４ 界磁制御部
６５ 界磁回路部
６６ 切替スイッチ部（切替スイッチ手段）
６６ａ 共通端子
６６ｂ 第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）
６６ｃ 第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に２つの異なる電圧系統を有する車両の充電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両においては各種電装品の増加と、これら電装品の効率的な利用のため、複数の電圧系統（例えば、４２Ｖの電圧系統と１４Ｖの電圧系統）を備えたものが実用化されている。
【０００３】
例えば、特開２００２−１７６７０４号公報では、２電源系統を有するハイブリッド自動車において、高圧蓄電装置から低圧蓄電装置に給電するＤＣ−ＤＣコンバータを双方向性に変更したものが開示されている。
【０００４】
そして、こうしたＤＣ−ＤＣコンバータを省略するため、例えば、特開２００２−９５１７７号公報では、車両用交流発電機に対し、整流装置と、この整流装置によって生成される４２Ｖの高電圧出力を降圧して１４Ｖの低電圧出力を生成する降圧回路から印加された１４Ｖの低電圧を界磁巻線に断続的に印加して励磁電流を制御し、低電圧出力端子に接続されるバッテリの端子電圧を一定値に調整する励磁制御回路を含む電圧制御器を備える技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１７６７０４号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−９５１７７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献２の技術では、４２Ｖ側の電圧が低下されると、それと同じ比率で１４Ｖ側の電圧も低下してしまい、４２Ｖ側では適切な電圧値であっても、１４Ｖ側では適切な電圧値が得られなくなる虞がある。
【０００８】
また、上述のような車両では、所定の駆動力発生やバッテリ充電が可能なモータジェネレータの制御は、インバータ装置を介して行われるのが一般的であるため、このインバータ装置が故障してしまうと、バッテリへの充電ができなくなる虞があり、これに対処できるフェイルセーフ機能を設けることが重要である。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ＤＣ−ＤＣコンバータを省略して部品コストを大幅に低減すると共に、車両に採用された２系統の電圧がそれぞれ独立して常に最適な電圧値を維持することが可能で、また、例え、インバータ装置が故障してもバッテリの充電が適切に行うことができる車両の充電制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の本発明による車両の充電制御装置は、所定の駆動力発生と充電とが実行自在なモータジェネレータと、上記モータジェネレータをインバータ装置を介して作動制御するモータジェネレータ制御装置と、第１の電圧の第１の電圧系統に接続した第１のバッテリと、上記第１の電圧より低い第２の電圧の第２の電圧系統に接続した第２のバッテリとを備えた車両の充電制御装置において、上記インバータ装置は、少なくとも上記モータジェネレータからの交流電流を所定の電圧の直流電流に可変して出力自在な変換手段と、少なくとも上記変換手段の作動を制御する変換制御手段と、上記変換手段からの出力回路上に上記第１の電圧系統と上記第２の電圧系統のどちらかに上記変換手段との接続を切り替える切替スイッチ手段を有して上記変換手段と協働して界磁制御を実行する界磁制御手段とを有し、上記モータジェネレータ制御装置と上記界磁制御手段の少なくとも一つが上記変換制御手段の異常を検出した場合に、上記変換手段の機能を上記モータジェネレータからの交流電流を所定の電圧の直流電流に可変する整流機能のみに強制的に限定させる故障時制御手段を設けたことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２記載の本発明による車両の充電制御装置は、請求項１記載の車両の充電制御装置において、上記故障時制御手段は、上記変換制御手段の異常を検出した場合、上記変換手段の機能の限定と共に、エンジンがアイドル状態の際には、アイドル回転数を通常より高めに設定させることを特徴としている。
【００１３】
すなわち、請求項１記載の車両の充電制御装置は、モータジェネレータ制御装置がモータジェネレータをインバータ装置を介して作動制御し、インバータ装置では、変換制御手段は、少なくとも変換手段がモータジェネレータからの交流電流を所定の電圧の直流電流に可変して出力することを制御する。また、界磁制御手段は変換手段からの出力回路上に第１の電圧系統と第２の電圧系統のどちらかに変換手段との接続を切り替える切替スイッチ手段を有して変換手段と協働して界磁制御を実行する。そして、故障時制御手段は、モータジェネレータ制御装置と界磁制御手段の少なくとも一つが変換制御手段の異常を検出した場合に、変換手段の機能をモータジェネレータからの交流電流を所定の電圧の直流電流に可変する整流機能のみに強制的に限定させる。
【００１４】
この際、請求項２記載のように、故障時制御手段は、変換制御手段の異常を検出した場合、変換手段の機能の限定と共に、エンジンがアイドル状態の際には、アイドル回転数を通常より高めに設定させることが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図３は本発明の実施の一形態を示し、図１は２つの異なる電圧系統を有する車両全体の概略説明図、図２はモータジェネレータとインバータを中心とする接続回路に関する説明図、図３はモータジェネレータ制御装置及びアイドルストップ制御装置におけるインバータ装置に対する故障診断プログラムのフローチャートである。
【００１７】
図１において、符号１は車両前部に配置されたエンジンを示し、このエンジン１による駆動力は、エンジン１後方の自動変速装置（トルクコンバータ等も含んで図示）２からトランスファ３に伝達される。
【００１８】
更に、このトランスファ３に伝達された駆動力は、リヤドライブ軸４、プロペラシャフト５、ドライブピニオン軸部６を介して後輪終減速装置７に入力される一方、リダクションドライブギヤ、リダクションドリブンギヤ、フロントドライブ軸を介して前輪終減速装置（以上、フロント駆動系は図示せず）に入力される。
【００１９】
後輪終減速装置７に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸８rlを経て左後輪９rlに、後輪右ドライブ軸８rrを経て右後輪９rrに伝達される。前輪終減速装置に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸８flを経て左前輪９flに、前輪右ドライブ軸８frを経て右前輪９frに伝達される。
【００２０】
次に、この車両に車載される各エレクトロニクス系について説明する。
本車両は、４２Ｖの高電圧系（すなわち、第１の電圧系統）と１４Ｖの低電圧系（すなわち、第２の電圧系統）の２つの電圧系統を有して構成されている。
【００２１】
符号１１は、インバータ装置を示し、このインバータ装置１１には、エンジン１のクランクスプロケット１２によりベルト１３を介して回転軸端部のプーリ１４が回転され発電を行うと共に、最初の始動時以外の再始動等におけるエンジン１の始動を行うモータジェネレータ１５が、後述の図２で説明するように電気的に接続されている。
【００２２】
インバータ装置１１の４２Ｖ側の端子１１ａには、充放電可能な第１のバッテリとしての３６Ｖバッテリ１６と接続された４２Ｖ系の配線が接続され、この４２Ｖ系の配線には、最初のエンジン始動時のみ使用するスタータモータ１７や、電動モータによるパワーステアリング装置１８等の４２Ｖ負荷２３が接続されている。
【００２３】
また、インバータ装置１１の１４Ｖ側の端子１１ｂには、充放電可能な第２のバッテリとしての１２Ｖバッテリ２１が接続された１４Ｖ系の配線が接続され、この１４Ｖ系の配線には、その他各種ランプ、オーディオ、及び、後述する各制御装置等の１４Ｖ負荷２２が接続されている。
【００２４】
車両には、車両の自動停止再始動制御を実行するアイドルストップ制御装置３０が搭載されており、このアイドルストップ制御装置３０には、エンジン１における周知の各種制御を実行するエンジン制御装置３１、主に３６Ｖバッテリ１６の充電状態、放電状態を管理するバッテリ監視装置３２、インバータ装置１１と接続されてモータジェネレータ１５の制御を行うモータジェネレータ制御装置３３等が、例えば、車両の通信ネットワークとしてＩＳＯの標準プロトコルの一つであるＣＡＮ（Controller Area Network）等により接続されて、後述の各センサで検出された値やスイッチ信号は、このＣＡＮを通じ、それぞれの制御装置で必要に応じて共有されている。
【００２５】
アイドルストップ制御装置３０には、ブレーキペダル４１の踏み込みストロークを検出するブレーキペダル踏み込み量センサ４２（ブレーキ油圧をセンシングするものでも良い）、アクセルペダル４３の踏み込みストロークを検出するアクセルペダル踏み込み量センサ４４が接続されている。また、アイドルストップ制御装置３０には、ハンドル角θHを検出するハンドル角センサ４５、車速Ｖを検出する車速センサ４６、選択されたシフトポジション（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、３速、２速、１速の各レンジ位置）を検出するシフトポジションスイッチ４７等が接続されている。また、エンジン制御装置３１には、図示はしないが、エンジン回転数センサ、アクセル開度センサ等の周知のセンサ類が接続されている。
【００２６】
アイドルストップ制御装置３０は、これらスイッチ、センサ類から得られる各情報を基に、エンジン１を自動停止する予め設定したエンジン自動停止条件が成立しているか否か判定し、エンジン自動停止条件が成立している場合には、エンジン１を自動停止させる信号をエンジン制御装置３１、モータジェネレータ制御装置３３に出力するようになっている。
【００２７】
また、アイドルストップ制御装置３０は、アイドルストップ状態の場合にエンジン自動停止条件が不成立の状態となったら、エンジン制御装置３１及びモータジェネレータ制御装置３３に信号を出力してインバータ装置１１によりモータジェネレータ１５を駆動させ、エンジン１を再始動させる。
【００２８】
ここで、エンジン自動停止条件とは、例えば、ブレーキペダル４１が踏み込まれ、アクセルペダル４３が踏まれておらず、シフトポジションがＰ、Ｎ、Ｄ、３速、２速、１速の何れかで、車速Ｖが略ゼロであり、且つ、バッテリ監視装置３２からアイドルストップの禁止指令がない場合である。
【００２９】
また、アイドルストップ制御装置３０は、予め設定しておいた回生条件（例えば、アクセルペダル４３が踏まれておらず、エンジン回転数ＮEが１０００rpm以上で、車速Ｖが４０km/h以上で、駆動系とエンジン１とが連結され燃料が消費されていない条件）が成立する場合には、バッテリ監視装置３２に対して回生指令を出力する。
【００３０】
更に、アイドルストップ制御装置３０は、モータジェネレータ制御装置３３からインバータ装置１１の後述する異常が入力された際には、エンジン制御装置３１に対して、アイドル時（例えば、アクセルペダル４３の踏み込み量が０で、且つ、ブレーキペダル４１の踏み込み量が０でなく、且つ、車速が０の状態）にアイドル回転数を上昇させる（例えば、７００回転のアイドル回転数を１１００回転に上昇させる）指令を出力するようになっている。
【００３１】
また、バッテリ監視装置３２は、３６Ｖバッテリ１６の充電状態、放電状態を管理すべく、３６Ｖバッテリ１６におけるバッテリ温度ＴBaを検出するバッテリ温度センサ５１、バッテリ電圧ＶBaを検出するバッテリ電圧計５２、バッテリ電流ＩBaを検出するバッテリ電流計５３が接続されている。
【００３２】
バッテリ監視装置３２は、充電に際しては、モータジェネレータ１５の発電トルクを直接的に制御することなく、目標とする電圧値（目標電圧）ＶTGをモータジェネレータ制御装置３３に出力して充電を実行させるものであり、３６Ｖバッテリ１６は回生等により充電が行われるものであるため、通常は、予め設定しておいた７０％のバッテリ残存容量に相当する電圧値により充電が行われるようになっている。
【００３３】
また、バッテリ監視装置３２は、アイドルストップ制御装置３０から回生指令がある場合には、バッテリ温度とブレーキ踏込量に応じて、バッテリ温度が低いほど、ブレーキ踏込量が多いほど高い目標電圧ＶTGを設定してモータジェネレータ制御装置３３に対して出力するようになっている。
【００３４】
また、バッテリ監視装置３２は、３６Ｖバッテリ１６の電圧値ならびに温度から３６Ｖバッテリ１６が過放電状態と判定される場合には、アイドルストップ制御装置３０に対してアイドルストップの禁止指令を出力し、更に、通常の充電電圧値よりも所定に高い電圧値で充電を実行する急速充電処理を実行して、過放電状態から回復させる。
【００３５】
更に、バッテリ監視装置３２は、３６Ｖバッテリ１６の電圧値ならびに温度から３６Ｖバッテリ１６が過充電状態と判定される場合には、モータジェネレータ１５による発電を完全にカットすることなく通常の充電電圧値よりも所定に低い電圧値を設定する充電休止処理を実行して充電量を抑制し過充電状態から回復させる。
【００３６】
モータジェネレータ制御装置３３は、アイドルストップ制御装置３３からエンジン１を自動停止させる信号（アイドルストップ指令）が入力され、バッテリ監視装置３２から目標電圧ＶTG、バッテリ電圧ＶBa、バッテリ電圧ＶBaに基づくバッテリ残存容量（バッテリＳＯＣ）とバッテリに対する指令状態（急速充電処理等）が入力され、また、アクセル開度、エンジン回転数、車速も入力される。
【００３７】
そして、モータジェネレータ１５が実行すべき制御を上述の各信号に従って決定し、これら制御に必要なパラメータをインバータ装置１１に出力する。具体的には、モータジェネレータ制御装置３３は、インバータ装置１１に対し、制御モードとして、停止時制御モード、定電圧発電制御モード、始動時制御（始動時最大トルク制御、始動時ゼロトルク制御、始動時発電制御）モード、急加速時制御（急加速時ゼロトルク制御、急加速時発電制御）モードの各モードを指令し、これら各制御モードに必要なパラメータ（モータジェネレータ１５のトルク、回転数、充電指令電圧ＶOD）を、演算、マッピングして求め出力する。また、インバータ装置１１からは、モータジェネレータ１５の状態量（モータジェネレータ１５のトルク、回転数、充電電圧）が入力される。
【００３８】
ここで、上述のモータジェネレータ制御装置３３により定められる制御モードとは、例えば、以下のような制御モードとなっている。
【００３９】
１．停止時制御モードは、モータジェネレータ１５が回転している場合には、ブレーキをかけてモータジェネレータ１５を停止させ、モータジェネレータ１５が停止した場合には、そのブレーキを解放するモードとなっている。
【００４０】
２．始動時最大トルク制御モードは、エンジン再始動の信号が入力された際にエンジン１が始動するまで実行されるモードで、予め記憶しておいたモータジェネレータ１５のトルクと回転数のマップを参照して、モータジェネレータ１５の回転数に応じたトルクを発生させるようにインバータ装置１１に信号を出力して制御するモードである。
【００４１】
３．始動時ゼロトルク制御モードは、エンジン始動と判定した場合、要求負荷、すなわち、エンジン回転数とアクセル開度に応じて、予め設定しておいたマップを参照し、ゼロトルク時間を設定し、このゼロトルク時間が経過するまで、モータジェネレータ１５による駆動力発生と発電の両方を行わない制御のモードとなっている。尚、上述のゼロトルク時間は、アクセル開度が大きければ大きい程、また、エンジン回転数が小さければ小さい程、長い時間に設定される。
【００４２】
４．始動時発電制御モードは、上述の始動時ゼロトルク制御モード終了後、急にバッテリ監視装置３２で指令された充電電圧を設定することなく、段階的に充電電圧を上昇させる制御モードとなっている。
【００４３】
５．急加速時ゼロトルク制御は、車両が急加速状態と判定された場合、上述の始動時ゼロトルク制御モードと同様、要求負荷、すなわち、エンジン回転数とアクセル開度に応じて、予め設定しておいたマップを参照し、ゼロトルク時間を設定し、このゼロトルク時間が経過するまで、モータジェネレータ１５による駆動力発生と発電の両方を行わない制御のモードとなっている。
【００４４】
６．急加速時発電制御モードは、上述の急加速時ゼロトルク制御モード終了後、急にバッテリ監視装置３２で指令された充電電圧を設定することなく、段階的に充電電圧を上昇させる制御モードとなっている。
【００４５】
また、モータジェネレータ制御装置３３は、インバータ装置１１のインバータ制御部６１の異常監視も行っており、例えば、所定の数値をインバータ制御装置６１に出力して正確な演算結果がモータジェネレータ制御装置３３に入力されない場合は、インバータ装置１１のインバータ制御部６１は異常と判定する。こうして、インバータ制御部６１が異常と判定した場合、モータジェネレータ制御装置３３は、インバータ装置１１をモータジェネレータ１５からの交流電流を所定の電圧の直流電流に可変する整流機能のみに強制的に限定させる（具体的な手法は後述する）と共に、アイドルストップ制御装置３０に対してインバータ装置１１の異常を出力し、エンジン制御装置３１に対して、アイドル時のアイドル回転数上昇を実行させる。このように、モータジェネレータ制御装置３３は、インバータ装置１１の外部に設けられた故障時制御手段としての機能を有している。
【００４６】
次に、モータジェネレータ１５とインバータ１１を中心とする接続回路について、図２を基に説明する。
インバータ装置１１は、インバータ制御部６１、インテリジェントパワーモジュール（以下、ＩＰＭと略称）６２、及び、界磁制御回路部６３を有して主要に構成されている。
【００４７】
インバータ制御部６１は、変換制御手段としてのものであり、ＩＰＭ６２の後述するＰ端子（界磁制御回路部６３に設けた切替スイッチ部６６の共通端子６６ａ）の回路上の電圧値、電流値、切替スイッチ部６６の第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）６６ｂ、及び、第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃの各電圧値、モータジェネレータ１５のＵ、Ｖ、Ｗ端子の何れか２端子の電圧値、電流値（ＩＰＭ６２を通じて入力）、モータジェネレータ１５のロータの回転位相を検出するレゾルバ６７からの回転位相信号等が入力される。
【００４８】
また、モータジェネレータ制御装置３３からは、前述の各制御モードや、これら各制御モードに必要なパラメータ（モータジェネレータ１５のトルク、回転数、充電指令電圧ＶOD）等が入力される。また、インバータ制御部６１からは、モータジェネレータ制御装置３３に対し、モータジェネレータ１５の状態量（モータジェネレータ１５のトルク、回転数、充電電圧）が出力される。
【００４９】
そして、上述の入力された各制御モードに応じて、入力された各部の電流（インバータ状態）、電圧、ロータ位相を基にＩＰＭ６２に対してゲート制御を実施させ、また、界磁制御回路部６３に対しては、界磁電流指令や、切替スイッチ部６６に対する切り替えリクエストを出力する。また、界磁制御回路部６３からは、界磁電流がフィードバックされ、切替スイッチ部６６の状態が入力される。尚、インバータ制御部６１は、界磁制御回路部６３の切替スイッチ部６６を第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）６６ｂから第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃに切り替える際、また、第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃから第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）６６ｂに切り替えさせる際、ＩＰＭ６２からの発電電流は略ゼロの状態に制御する。
【００５０】
更に、インバータ制御部６１には、インバータ制御部６１が正常に作動していることを監視するため、モータジェネレータ制御装置３３から所定時間毎に、数値が入力され、この入力された数値を予めメモリしておいた演算式により演算してモータジェネレータ制御装置３３に出力する。そして、この演算結果により、モータジェネレータ制御装置３３がインバータ制御部６１の正常か異常を判定するようになっている。モータジェネレータ制御装置３３がインバータ制御部６１が異常と判定した場合は、インバータ制御部６１によるＩＰＭ６２に対するゲート制御を切断し、ＩＰＭ６２に対して全てのゲートを閉じさせてＩＰＭ６２をモータジェネレータ１５による発電の整流作用のみの機能に強制的に移行させる。このフェイルセーフ機能により、インバータ制御部６１が故障した場合、車両はエンジン１の自動停止再始動の機能は失われるが、３６Ｖバッテリ１６と１２Ｖバッテリ２１に対する充電は引き続き実行されるので、故障が修理されるまでの車両の運転は確実に保障される。
【００５１】
また、インバータ制御部６１は、ＩＰＭ６２から温度、電流等の信号が入力されており、これら信号に基づき、ＩＰＭ６２の故障診断と保護制御を実行するようになっている。
【００５２】
また、インバータ制御部６１は、界磁制御回路部６３によっても上述のモータジェネレータ制御装置３３による監視と同様に監視されており、界磁制御回路部６３がインバータ制御部６１の故障状態を検出すると、インバータ制御部６１によるＩＰＭ６２に対するゲート制御が切断され、界磁制御回路部６３はＩＰＭ６２に対して全てのゲートを閉じさせてＩＰＭ６２をモータジェネレータ１５による発電の整流作用のみの機能に強制的に移行させる。そして、モータジェネレータ制御装置３３、或いは、界磁制御回路部６３によって検出されたインバータ制御部６１の故障は、図示しないインストルメントパネルに設けたコンビネーションメータの警報ランプにてドライバに警報がなされるようになっている。
【００５３】
ＩＰＭ６２は、変換手段として設けられているもので、複数のスイッチング素子とその駆動回路、及び、各種保護回路を１パッケージとして、設定された条件でＭＯＳ ＦＥＴをドライブする周知のもので構成されている。Ｕ，Ｖ，Ｗの各３相インバータ端子は、モータジェネレータ１５と接続され、整流コンバータ平滑後の主電源端子の＋側の端子であるＰ端子が界磁制御回路部６３の切替スイッチ部６６の共通端子６６ａと界磁回路部６５に接続され、−側の端子であるＮ端子がアース接続されている。そして、インバータ制御部６１からの信号によりゲート制御され、モータジェネレータ１５の駆動やモータジェネレータ１５による充電を実行させる。
【００５４】
界磁制御回路部６３は、界磁制御手段として設けられるもので、界磁制御部６４、界磁回路部６５、切替スイッチ部６６を有して主要に構成されている。
界磁制御部６４は、ＩＰＭ６２のＰ端子（界磁制御回路部６３に設けた切替スイッチ部６６の共通端子６６ａ）の回路上の電圧値、切替スイッチ部６６の第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）６６ｂ、及び、第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃの各電圧値が入力される。また、インバータ制御部６１からは、界磁電流指令や、切替スイッチ部６６に対する切り替えリクエストが入力され、インバータ制御部６１に対しては界磁電流をフィードバックし、また、切替スイッチ部６６の状態を出力する。
【００５５】
こうして、インバータ制御部６１からの界磁電流指令に基づき界磁回路部６５をＩＰＭ６２と協働して界磁電流を制御させ、また、インバータ制御部６１からの切り替えリクエストに基づき、主に第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃの電圧値を参照しながら切替スイッチ部６６を第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）６６ｂと第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃのどちらかに切り替えさせる。
【００５６】
また、界磁制御部６４は、上述のモータジェネレータ制御装置３３による監視と同様に、インバータ制御部６１を監視して、インバータ制御部６１の故障状態を検出すると、インバータ制御部６１によるＩＰＭ６２に対するゲート制御を切断し、ＩＰＭ６２に対して全てのゲートを閉じさせてＩＰＭ６２をモータジェネレータ１５による発電の整流作用のみの機能に強制的に移行させる。
【００５７】
界磁回路部６５は、上述のように界磁制御部６４からの信号により指令された界磁電流が得られるように界磁電流を調整する。
【００５８】
切替スイッチ部６６は、切り替えスイッチ手段として設けられており、２つの切替可能な端子６６ｂ、６６ｃを有している。そして、切替スイッチ部６６の共通端子６６ａはＩＰＭ６２のＰ端子と界磁回路部６５の一方の入力端子と接続され、切替スイッチ部６６の第１の切替端子６６ｂは、３６Ｖバッテリ１６と４２Ｖ負荷２３を有する第１の電圧系統と接続され、切替スイッチ部６６の第２の切替端子６６ｃは、１２Ｖバッテリ２１と１４Ｖ負荷２２を有する第２の電圧系統と接続されている。
【００５９】
そして、切替スイッチ部６６の第１の切替端子６６ｂと第２の切替端子６６ｃの切り替えは、界磁制御部６４からの指令に基づいて行われ、主に第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃの電圧値を参照しながら、第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）６６ｂと第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃのどちらかへの切り替えが行われる。
【００６０】
次に、モータジェネレータ制御装置３３及びアイドルストップ制御装置３０におけるインバータ装置１１に対する故障診断を図３のフローチャートで説明する。
【００６１】
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、インバータ装置１１のインバータ制御部６１に異常が有るか否か、すなわち、モータジェネレータ制御装置３３がインバータ装置１１のインバータ制御部６１に出力した所定の数値に対し、インバータ制御部６１から正しい演算結果が入力されたか否か判定し、正しい演算結果が入力され、インバータ制御部６１が正常と判定できる場合には、プログラムを抜ける。
【００６２】
逆に、正しい演算結果が入力されず、インバータ制御部６１が異常と判定できる場合には、Ｓ１０２に進み、インバータ制御部６１によるＩＰＭ６２に対するゲート制御を切断し、ＩＰＭ６２に対して全てのゲートを閉じさせてＩＰＭ６２をモータジェネレータ１５による発電の整流作用のみの機能に強制的に移行させる。
【００６３】
その後、Ｓ１０３に進み、エンジン１がアイドル状態か否か、すなわち、アクセルペダル４３の踏み込み量が０で、且つ、ブレーキペダル４１の踏み込み量が０でなく、且つ、車速が０の状態か否か判定し、アイドル状態ではない場合にはそのままプログラムを抜け、アイドル状態の場合にはＳ１０４へと進む。
【００６４】
そして、Ｓ１０４では、エンジン制御装置３１に対して、アイドル回転数を上昇させる（例えば、７００回転のアイドル回転数を１１００回転に上昇させる）指令を出力する。
【００６５】
このように、本発明の実施の形態によれば、界磁制御回路部６３に、第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）６６ｂと第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）６６ｃのどちらかへの切り替えが可能な切替スイッチ部６６を設け、この切替スイッチ部６６を切り替え制御することにより、４２Ｖ系と１４Ｖ系に充電を行うようになっているので、ＤＣ−ＤＣコンバータが必要なく、また、４２Ｖ系と１４Ｖ系のそれぞれに対し、独立して最適な充電が可能となっている。
【００６６】
また、インバータ制御部６１は、モータジェネレータ制御装置３３により異常状態が監視され、モータジェネレータ制御装置３３がインバータ制御部６１の故障状態を検出すると、インバータ制御部６１によるＩＰＭ６２に対するゲート制御が切断され、モータジェネレータ制御装置３３はＩＰＭ６２に対して全てのゲートを閉じさせてＩＰＭ６２をモータジェネレータ１５による発電の整流作用のみの機能に強制的に移行させる機能を有しているので、例え、インバータ制御部６１が故障しても、車両はエンジン１の自動停止再始動の機能は失われるが、３６Ｖバッテリ１６と１２Ｖバッテリ２１に対する充電は引き続き実行されて、故障が修理されるまでの車両の運転は確実に保障される。さらに、モータジェネレータ制御装置３３がインバータ制御部６１の故障状態を検出すると、アイドル回転数が上昇されてバッテリ１６、２１に対する充電量と、必要な電力が十分に確保できるので、故障が修理されるまでの車両の運転はより確実に保障される。
【００６７】
また、インバータ制御部６１は、界磁制御回路部６３によっても監視され、界磁制御回路部６３がインバータ制御部６１の故障状態を検出すると、インバータ制御部６１によるＩＰＭ６２に対するゲート制御が切断され、界磁制御回路部６３はＩＰＭ６２に対して全てのゲートを閉じさせてＩＰＭ６２をモータジェネレータ１５による発電の整流作用のみの機能に強制的に移行させる機能を有しているので、例え、インバータ制御部６１が故障しても、車両はエンジン１の自動停止再始動の機能は失われるが、３６Ｖバッテリ１６と１２Ｖバッテリ２１に対する充電は引き続き実行されて、故障が修理されるまでの車両の運転は確実に保障される。
【００６８】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータを省略して部品コストを大幅に低減すると共に、車両に採用された２系統の電圧がそれぞれ独立して常に最適な電圧値を維持することが可能で、また、例え、インバータ装置が故障してもバッテリの充電が適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つの異なる電圧系統を有する車両全体の概略説明図
【図２】モータジェネレータとインバータを中心とする接続回路に関する説明図
【図３】モータジェネレータ制御装置及びアイドルストップ制御装置におけるインバータ装置に対する故障診断プログラムのフローチャート
【符号の説明】
１ エンジン
１１ インバータ装置
１５ モータジェネレータ
１６ ３６Ｖバッテリ（第１のバッテリ）
２１ １２Ｖバッテリ（第２のバッテリ）
３０ アイドルストップ制御装置
３１ エンジン制御装置
３２ バッテリ監視装置
３３ モータジェネレータ制御装置（故障時制御手段）
６１ インバータ制御部（変換制御手段）
６２ ＩＰＭ（変換手段）
６３ 界磁制御回路部（界磁制御手段）
６４ 界磁制御部
６５ 界磁回路部
６６ 切替スイッチ部（切替スイッチ手段）
６６ａ 共通端子
６６ｂ 第１の切替端子（４２Ｖ側の端子）
６６ｃ 第２の切替端子（１４Ｖ側の端子）
Claims (2)
- 所定の駆動力発生と充電とが実行自在なモータジェネレータと、
上記モータジェネレータをインバータ装置を介して作動制御するモータジェネレータ制御装置と、
第１の電圧の第１の電圧系統に接続した第１のバッテリと、
上記第１の電圧より低い第２の電圧の第２の電圧系統に接続した第２のバッテリと、
を備えた車両の充電制御装置において、
上記インバータ装置は、少なくとも上記モータジェネレータからの交流電流を所定の電圧の直流電流に可変して出力自在な変換手段と、少なくとも上記変換手段の作動を制御する変換制御手段と、上記変換手段からの出力回路上に上記第１の電圧系統と上記第２の電圧系統のどちらかに上記変換手段との接続を切り替える切替スイッチ手段を有して上記変換手段と協働して界磁制御を実行する界磁制御手段とを有し、
上記モータジェネレータ制御装置と上記界磁制御手段の少なくとも一つが上記変換制御手段の異常を検出した場合に、上記変換手段の機能を上記モータジェネレータからの交流電流を所定の電圧の直流電流に可変する整流機能のみに強制的に限定させる故障時制御手段を設けたことを特徴とする車両の充電制御装置。 - 上記故障時制御手段は、上記変換制御手段の異常を検出した場合、上記変換手段の機能の限定と共に、エンジンがアイドル状態の際には、アイドル回転数を通常より高めに設定させることを特徴とする請求項１記載の車両の充電制御装置。
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