JP4450001B2

JP4450001B2 - 電動車両

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Publication number: JP4450001B2
Application number: JP2007079533A
Authority: JP
Inventors: 岳志岸本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2027-03-26
Also published as: CN101641233A; BRPI0809629A2; WO2008126629A1; US8169177B2; EP2130711A4; US20100027170A1; CN101641233B; JP2008245372A; EP2130711A1

Description

本発明は、それぞれ車輪を駆動する複数のモータに接続されるとともに、直流電源に対して並列に接続された複数のインバータを備える電動車両に関する。

従来から、電気自動車またはハイブリッド車等のモータを搭載した電動車両において、モータと電源装置との間にインバータと、モータ制御部とを設け、インバータによりモータに駆動用信号であるモータ電流を送り、モータを駆動することが知られている。インバータは、電源装置からの直流電力をトルク指令値に対応して交流電流に変換し、モータにモータ電流を送る。また、モータ制御部は、インバータにモータ電流を生成するための制御信号を送る。

このような電動車両に関して、従来から、２個のインバータにそれぞれ接続された２個のモータである、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）および第２モータジェネレータ（ＭＧ２）と、制御部とを備えるハイブリッド車両において、制御部は、一部のインバータに過電流が生じた際に、２個のモータジェネレータの両方の駆動を停止させ、モータ負荷率を低くするとともに、過電流が消滅した後に、両方のインバータの駆動を再開させ、その後、再度過電流が生じた場合に、再度両方のインバータの駆動を停止させ、モータ負荷率をさらに低くし、これを例えば４回等繰り返し、４回等繰り返した後に両方のインバータの駆動を停止させる、いわゆるレディオフ（Ｒｅａｄｙｏｆｆ）させるようにすることが考えられている。ここで、「モータ負荷率」とは、モータの発生可能な最大トルクに対するモータの許可最大トルク指令値の割合である。したがって、モータ負荷率が低くなることは、車両の全体の駆動力が低くなることに対応する。

また、特許文献１には、直流電源に対して並列に接続されるとともに、２個のモータである、交流モータＭ１，Ｍ２のそれぞれに接続された２個のインバータと、制御装置とを備えるハイブリッド車が記載されている。制御装置は、２個のインバータの一方のインバータが異常停止したときに他方のインバータを強制停止する。また、制御装置は、他方のインバータを強制停止した後、一定時間経過後に、電圧センサからの出力電圧の電圧レベルが安定しているときに、他方のインバータの強制停止を解除する。

特開２００４−１１２８８３号公報

上記の従来から考えられているハイブリッド車両であって、２個のインバータと、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）および第２モータジェネレータ（ＭＧ２）と、制御部とを備え、制御部は、一部のインバータに過電流が生じた際に、２個のモータジェネレータの両方の駆動を停止させ、モータ負荷率を低くするとともに、過電流が消滅した後に、両方のインバータの駆動を再開させ、その後、再度過電流が生じた場合に、再度両方のインバータの駆動を停止させ、モータ負荷率をさらに低くし、それを繰り返すようにする構成の場合には、一部のインバータが故障している場合に、インバータの過電流の発生が継続して繰り返される。このため、インバータの駆動を再開させても、モータ負荷率が徐々に低くなり、最終的には車両の走行性能を十分に得られない、例えば、十分な加速力を得られないほどにモータ負荷率が低下したり、２個のモータジェネレータを、いずれも駆動できなくなる可能性がある。このため、インバータに過電流が発生した場合に、運転者が車両を道路の脇や、修理工場等に退避走行させようとしても、車両を惰性でしか走行できなくなる可能性があり、安全な退避走行を有効に行えるようにするためには改良の余地がある。

また、上記の特許文献１に記載されたハイブリッド車の場合、インバータに過電流が発生した場合に、駆動するインバータを選択し、複数のインバータのうち、選択されたインバータのみを駆動させることにより、選択されたインバータに対応するモータを駆動するようにインバータを制御する手段を備え、一部のインバータに過電流が発生した場合に、選択されたインバータに対応するモータにより車輪が駆動されるようにすることは開示されていない。このような特許文献１に記載されたハイブリッド車の場合、複数のインバータの一部のインバータに過電流が発生した場合に、運転者が車両を道路の脇や、修理工場等に退避走行させようとする場合に、安全な退避走行を有効に行えるようにするためには改良の余地がある。

本発明の目的は、電動車両において、複数のインバータの一部のインバータに過電流が発生した場合に、車両の安全な退避走行を有効に行えるようにすることを目的とする。

本発明に係る電動車両は、それぞれ車輪を駆動する複数のモータに接続されるとともに、直流電源に対して並列に接続された複数のインバータと、複数のインバータのそれぞれでの電流検出値に基づいて、複数のインバータの一部のインバータで過電流が発生したか否かを判定する判定手段と、一部のインバータに過電流が発生した場合に、駆動するインバータとして、過電流の発生がなかったインバータを選択する選択手段と、インバータを制御するインバータ駆動制御手段と、を備え、インバータ駆動制御手段は、一部のインバータに過電流が発生し、その過電流の発生前に過電流の発生したことが所定回数未満である場合に、すべてのインバータの駆動を停止させるとともに、すべてのモータに関する、モータの発生可能な最大トルクに対するモータの許可最大トルク指令値の割合である、モータ負荷率を低下させた後、すべてのインバータの駆動を再開させ、一部のインバータに過電流が発生し、その過電流の発生前に過電流の発生したことが所定回数以上である場合に、すべてのインバータの駆動を停止させた後、複数のインバータのうち、選択されたインバータのみの駆動を再開させ、選択されたインバータに対応するモータの駆動を再開させることにより、車輪が駆動されるようにすることを特徴とする電動車両である。

また、好ましくは、複数のモータは、第１モータジェネレータと、第２モータジェネレータとであり、複数のインバータは、第１モータジェネレータ用インバータと、第２モータジェネレータ用インバータとであり、サンギヤとリングギヤとの間にピニオンギヤを噛合させた遊星歯車機構部と、エンジンと、車輪側に動力を出力する出力軸と、を備え、サンギヤに第１モータジェネレータが連結され、ピニオンギヤを支持する部材にエンジンの回転軸が連結され、リングギヤに、第２モータジェネレータにより補助動力が付与される出力軸が連結され、選択手段は、第１モータジェネレータ用インバータおよび第２モータジェネレータ用インバータの一方のインバータに過電流が発生した場合で、その過電流の発生前に過電流の発生したことが所定回数以上である場合に駆動を再開するインバータとして、第１モータジェネレータ用インバータおよび第２モータジェネレータ用インバータの他方のインバータを選択する。

本発明に係る電動車両によれば、複数のインバータの一部のインバータに過電流が発生した場合に、一部のインバータの駆動を停止させるとともに、過電流が発生していないインバータによりモータを駆動させ、駆動したモータにより車輪を駆動することができる。このため、一部のインバータに過電流が発生した場合の、車両の退避走行を行う際に、安全な退避走行を有効に行える。

また、複数のモータは、第１モータジェネレータと、第２モータジェネレータとであり、複数のインバータは、第１モータジェネレータ用インバータと、第２モータジェネレータ用インバータとであり、サンギヤとリングギヤとの間にピニオンギヤを噛合させた遊星歯車機構部と、エンジンと、車輪側に動力を出力する出力軸と、を備え、サンギヤに第１モータジェネレータが連結され、ピニオンギヤを支持する部材にエンジンの回転軸が連結され、リングギヤに、第２モータジェネレータにより補助動力が付与される出力軸が連結され、選択手段は、第１モータジェネレータ用インバータおよび第２モータジェネレータ用インバータの一方のインバータに過電流が発生した場合で、その過電流の発生前に過電流の発生したことが所定回数以上である場合に駆動を再開するインバータとして、第１モータジェネレータ用インバータおよび第２モータジェネレータ用インバータの他方のインバータを選択する構成によれば、第１モータジェネレータ用インバータまたは第２モータジェネレータ用インバータにより、対応するモータジェネレータを駆動すれば、出力軸に動力を付与することができる。このため、第１モータジェネレータ用インバータと第２モータジェネレータ用インバータとのいずれのインバータに過電流が発生したかにかかわらず、車両の安全な退避走行をより有効に行える。

以下において、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１から図７は、本発明の実施の形態の１例を示している。図１は、本実施の形態の電動車両である、ハイブリッド車両１０の略構成図である。ハイブリッド車両１０は、前置エンジン付後輪駆動車であるＦＲ車である。ハイブリッド車両１０は、エンジン１２と、第１モータジェネレータである発電機（ＭＧ１）１４と、第２モータジェネレータである走行モータ（ＭＧ２）１６とを備える。発電機１４と走行モータ１６とは、それぞれ請求項に記載したモータに対応する。

また、ハイブリッド車両１０は、エンジン１２のクランクシャフトにダンパ２０を介して動力分割部２２を連結し、動力分割部２２に発電機１４の回転軸及び２段変速機構付の減速歯車部２４の出力軸２６を連結している。また、減速歯車部２４に走行モータ１６の回転軸を連結している。

図２は、図１に示したエンジン１２と発電機１４と走行モータ１６との動力を伝達する部分の構成を詳しく示す図である。図２に示すように、動力分割部２２は、サンギヤ２８と、サンギヤ２８の周囲に配置したリングギヤ３０と、サンギヤ２８およびリングギヤ３０に噛合する複数のピニオンギヤ３２と、複数のピニオンギヤ３２を自転かつ公転自在に支持するキャリア３４とを備える遊星歯車機構部である。キャリア３４にはエンジン１２の回転軸である、クランクシャフト１８を、ダンパ２０を介して連結し、サンギヤ２８には発電機１４の回転軸を連結している。また、リングギヤ３０は、車輪である後輪５６（図１）側に動力を出力する出力軸２６に連結している。

図２に戻り、発電機１４は、３相交流モータであり、エンジン１２始動用モータとしても使用可能であるが、発電機として使用する場合には、動力分割部２２で、キャリア３４から入力されるエンジン１２からのトルクを、サンギヤ２８側とリングギヤ３０側とに分配する。

また、減速歯車部２４は、フロントサンギヤ３６とリアサンギヤ３８とロングピニオンギヤ４０とショートピニオンギヤ４２と第２リングギヤ４４と第２キャリア４６とを備える複合式遊星歯車機構部である。ショートピニオンギヤ４２は、フロントサンギヤ３６およびロングピニオンギヤ４０と噛合している。ロングピニオンギヤ４０は、リアサンギヤ３８とショートピニオンギヤ４２と第２リングギヤ４４とに噛合している。また、減速歯車部２４は、第１制動部４８および第２制動部５０を備える。

走行モータ１６の出力は、第１制動部４８または第２制動部５０のいずれかの作動により、低速（ロー）側、高速（ハイ）側いずれかの速度に減速されてから出力軸２６に取り出される。すなわち、低速側の速度に減速する場合には、リアサンギヤ３８よりも歯数の多い第２リングギヤ４４を第２制動部５０により固定して、走行モータ１６の出力をリアサンギヤ３８、ロングピニオンギヤ４０、第２キャリア４６を介して出力軸２６に取り出すようにする。これに対して、高速側の速度に減速する場合には、リアサンギヤ３８よりも歯数の少ないフロントサンギヤ３６を第１制動部４８により固定して、走行モータ１６の出力をリアサンギヤ３８、ロングピニオンギヤ４０、ショートピニオンギヤ４２、第２キャリア４６を介して出力軸２６に取り出す。走行モータ１６は、３相交流モータであり、かつ、発電機、すなわち制動時の電力回生用としても使用可能である。

エンジン１２の回転は、動力分割部２２を介して出力軸２６側と発電機１４側とに取り出す。発電機１４は、回転数を無段階制御可能としている。また、発電機１４は、回転数を制御することにより、エンジン１２の動作点を、燃費性能を良好にする面から最適にする役目も有する。ここで、図１に戻り、出力軸２６の回転は、プロペラシャフト５２、ディファレンシャルギヤ５４を介して駆動輪である、後輪５６に伝達され、後輪５６が駆動する。

図３は、このようなハイブリッド車両１０（図１）において、発電機（ＭＧ１）１４と走行モータ（ＭＧ２）１６との一方または両方を駆動するとともに、発電機用インバータ５８または走行モータ用インバータ６０に過電流が発生した場合に、車両の退避走行を可能とするための電気負荷装置６２を示すブロック図である。この図３に示した電気負荷装置６２の基本構成自体は、上記の特許文献１に記載された電気負荷装置の基本構成とほぼ同様である。

まず、電気負荷装置６２は、直流電源６４と、システムリレー６６，６８と、第１コンデンサ７０および第２コンデンサ７２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７４と、発電機用インバータ５８と、走行モータ用インバータ６０と、制御部７６と、発電機１４と、走行モータ１６とを備える。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７４は、図示しないリアクトルと２個のトランジスタ等のスイッチング素子と２個のダイオードとを含み、第１コンデンサ７０から供給された直流電圧を昇圧して、第２コンデンサ７２に供給可能としている。ＤＣ／ＤＣコンバータ７４は、制御部７６から信号を送られ、この信号に対応して、スイッチング素子のオン時間に対応して直流電圧を昇圧し、第２コンデンサ７２に供給する機能を有する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７４は、制御部７６からの信号に対応して、第２コンデンサ７２を介して発電機用インバータ５８と走行モータ用インバータ６０との一方または両方から供給された直流電圧を降圧して直流電圧を直流電源６４に充電する機能を有する。

直流電源６４は、ニッケル水素電池またはリチウムイオン電池等の二次電池である。直流電源６４を燃料電池と組み合わせることもできる。システムリレー６６，６８は、制御部７６からの信号によりオンまたはオフされる。すなわち、図示しない起動スイッチのオンに対応して、制御部からシステムリレー６６，６８がオンされ、電気負荷装置６２の回路が接続される。また、起動スイッチのオフに対応して、システムリレー６６，６８がオフされ、回路が遮断される。

第１コンデンサ７０は、直流電源６４から供給された直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ７４に供給する。第２コンデンサ７２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７４からの直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧をノードＮ１，Ｎ２を介して発電機用インバータ５８と走行モータ用インバータ６０とに供給する。

発電機用インバータ５８と走行モータ用インバータ６０とのそれぞれは、図示しないＵ，Ｖ，Ｗ各相のアームを備える。それぞれのアームは、直列接続されたＩＧＢＴ，トランジスタ等の２個ずつのスイッチング素子（図示せず）を備え、各アームの中点を発電機１４または走行モータ１６の３相のコイルのそれぞれに接続している。発電機用インバータ５８と走行モータ用インバータ６０とは直流電源６４に対し並列に接続している。

発電機用インバータ５８は、第２コンデンサ７２から直流電圧が供給されると、制御部７６からのトルク指令値に対応する信号に基づいて、直流電圧を交流電圧に変換して発電機１４を駆動する。発電機用インバータ５８は、エンジン１２（図２）により動力分割部２２を介して駆動される発電機１４により発電した交流電圧を制御部７６（図３）からの信号に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を、第２コンデンサ７２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ７４に供給する。また、発電機用インバータ５８は、制御部７６から駆動停止信号ＳＴＰ１を受けると駆動を停止し、制御部７６から駆動再開信号ＲＥＳ１を受けると、駆動を再開する。

一方、走行モータ用インバータ６０は、第２コンデンサ７２から直流電圧が供給されると、制御部７６からのトルク指令値に対応する信号に基づいて、直流電圧を交流電圧に変換して走行モータ１６を駆動する。走行モータ用インバータ６０は、ハイブリッド車両の回生制動時に、走行モータ１６により発電した交流電圧を制御部７６からの信号に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を、第２コンデンサ７２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ７４に供給する。また、走行モータ用インバータ６０は、制御部７６から駆動停止信号ＳＴＰ２を受けると駆動を停止し、制御部７６から駆動再開信号ＲＥＳ２を受けると、駆動を再開する。

また、発電機用インバータ５８と走行モータ用インバータ６０とのそれぞれに、電流検出手段である、インバータ電流センサ７８，８０を設けている。インバータ電流センサ７８，８０は、インバータ５８，６０の各アームに対応して１個ずつ設ける等により、各アームを流れる電流を検出することもできる。インバータ電流センサ７８，８０で検出した電流検出値ＩＶＩ１，ＩＶＩ２は制御部７６に入力する。

制御部７６は、モータコントローラであり、ＣＰＵ，メモリ等を有するマイクロコンピュータである。制御部７６には、発電機１４と走行モータ１６とに設けた図示しないモータ電流センサにより発電機１４または走行モータ１６の各相を流れるモータ電流値Ｍ１、Ｍ２を入力する。また、制御部７６には、図示しない電圧センサにより検出した直流電源６４から出力される直流電圧Ｖ１と、別の図示しない電圧センサにより検出したＤＣ／ＤＣコンバータ７４の出力電圧Ｖ２、すなわち各インバータ５８，６０への入力電圧と、図示しない外部ＥＣＵからのトルク指令値およびモータ回転数とを入力する。

また、制御部７６は、モータトルク制御手段８２と、過電流発生判定手段８４と、インバータ選択手段８６と、インバータ駆動制御手段８８とを有する。モータトルク制御手段８２は、モータ電流値Ｍ１（またはＭ２）、直流電源６４からの直流電圧Ｖ１、ＤＣ／ＤＣコンバータ７４の出力電圧Ｖ２、トルク指令値およびモータ回転数に基づいて、発電機１４または走行モータ１６を駆動する際の、インバータ５８（または６０）のスイッチング素子を制御するための信号を生成し、インバータ５８（または６０）に出力する。

また、制御部７６は、インバータ５８（または６０）により発電機１４または走行モータ１６を駆動する際に、モータ電流値Ｍ１（またはＭ２）、直流電源６４からの直流電圧Ｖ１、ＤＣ／ＤＣコンバータ７４の出力電圧Ｖ２、トルク指令値およびモータ回転数に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ７４のスイッチング素子を制御する際の信号を生成して、ＤＣ／ＤＣコンバータ７４に出力する。

また、制御部７６は、発電機１４または走行モータ１６が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号を生成し、インバータ５８（または６０）に出力するとともに、インバータ５８（または６０）からの直流電圧を降圧して直流電源６４に充電するためのＤＣ／ＤＣコンバータ７４を制御する信号を生成して、ＤＣ／ＤＣコンバータ７４に出力する。

また、過電流発生判定手段８４は、発電機用インバータ５８および走行モータ用インバータ６０のそれぞれでのインバータ電流センサ７８，８０からの電流検出値ＩＶＩ１，ＩＶＩ２に基づいて、発電機用インバータ５８または走行モータ用インバータ６０で過電流が発生したか、すなわち、電流検出値ＩＶＩ１，ＩＶＩ２が予め設定した所定値以上であるか否かを判定する。

また、インバータ選択手段８６は、過電流発生判定手段８４による判定結果に応じて、発電機用インバータ５８および走行モータ用インバータ６０のうち、一方のインバータ５８（または６０）に過電流が発生したと判定された場合に、駆動するインバータとして他方のインバータ６０（または５８）を選択する。また、インバータ駆動制御手段８８は、一方のインバータ５８（または６０）の駆動を停止させるとともに、インバータ５８，６０への入力電圧、すなわちノードＮ１，Ｎ２間の電圧が安定しているか否かを判定することなく、選択された他方のインバータ６０（または５８）を駆動させ、他方のインバータ６０（または５８）に対応する走行モータ１６または発電機１４の駆動により、車輪である、後輪５６（図１）が駆動されるようにする。すなわち、インバータ駆動制御手段８８（図３）は、２個のインバータ５８，６０のうち、選択されたインバータ６０（または５８）のみを駆動させることにより、選択されたインバータ６０（または５８）に対応する走行モータ１６または発電機１４を駆動するようにインバータ６０，５８を制御する。

より具体的には、インバータ選択手段８６（図３）は、一方のインバータ５８（または６０）に過電流が発生し、その過電流の発生前に過電流の発生したことが予め設定した所定回数Ｎ（Ｎは１以上の整数とする。）未満である場合に、駆動するインバータを両方のインバータ５８，６０とする。また、インバータ駆動制御手段８８は、この場合に、発電機用インバータ５８および走行モータ用インバータ６０の両方を停止させるとともに、両方のインバータ５８，６０により駆動する発電機１４および走行モータ１６に関するモータ負荷率ＭＲを低下させる負荷率制限制御を行う。モータ負荷率ＭＲは、発電機１４または走行モータ１６の発生可能な最大トルクに対する、発電機１４または走行モータ１６の許可最大トルク指令値の割合である。例えば、負荷率制限制御は、例えば１００％のモータ負荷率ＭＲである場合に、モータ負荷率ＭＲを例えば８０％等に一定割合分（例えば２０％）ずつ低下させる、すなわち、発電機１４または走行モータ１６の許可最大トルク指令値を低下させるようにする。なお、この場合、発電機１４または走行モータ１６に対するトルク指令値そのものを低下させるのではなく、トルク指令値に対応する電流指令値を低下させることもできる。また、インバータ５８，６０の過電流の発生に対応する、インバータ５８，６０温度を検出する温度センサによる検出温度の上昇により、モータ負荷率ＭＲを低下させることもできる。

そして、インバータ駆動制御手段８８は、両方のインバータ５８，６０に関するモータ負荷率ＭＲを所定割合分だけ低下させた後、過電流の発生が検出されない、すなわち過電流が消滅したことを条件に、両方のインバータ５８，６０の駆動を再開させる。また、インバータ選択手段８６は、一方のインバータ５８（または６０）に過電流が発生し、その過電流の発生前に過電流の発生したことが所定回数Ｎ回以上継続した場合に、駆動するインバータとして他方のインバータ６０（または５８）を選択する。また、この場合に、インバータ駆動制御手段８８は、両方のインバータ５８，６０を停止させるとともに、両方のインバータ５８，６０により駆動する発電機１４および走行モータ１６に関するモータ負荷率ＭＲを低下させる。そしてその後、過電流の発生が検出されない、すなわち過電流が消滅したことを条件に、両方のインバータ５８，６０のうち、他方のインバータ６０（または５８）のみ駆動を再開させ、他方のインバータ６０（または５８）に対応する走行モータ１６または発電機１４の駆動により、ハイブリッド車両１０（図１）の後輪５６が駆動されるようにする。

図４は、発電機用インバータ５８または走行モータ用インバータ６０に過電流が発生した場合の処理を説明するためのフローチャートである。まず、ステップＳ１において、過電流発生判定手段８４は、インバータ電流センサ７８，８０（図３）からの電流検出値ＩＶＩ１，ＩＶＩ２に基づいて、発電機用インバータ５８または走行モータ用インバータ６０に過電流が発生しているか否かを判定する。そして、過電流が発生していると判定された場合には、図４のステップＳ２において、インバータ選択手段８６（図３）は、モータ負荷率ＭＲを所定回数Ｎ以上制限した、すなわち低下させた後か否かを判定する。Ｎは、１以上の整数である。図４のステップＳ２においてモータ負荷率ＭＲを制限したことが所定回数Ｎ未満である、すなわち、ステップＳ２の判定がＮｏである場合には、ステップＳ３に移行し、インバータ駆動制御手段８８（図３）は、発電機用インバータ５８および走行モータ用インバータ６０（図３）の両方の駆動を停止し、すなわち、インバータ選択手段８６により両方のインバータ５８，６０にゲート等を遮断するための駆動停止信号ＳＴＰ１，ＳＴＰ２を出力する。

そして、図４のステップＳ４において、インバータ駆動制御手段８８（図３）は、発電機１４および走行モータ１６の両方に関するモータ負荷率ＭＲを所定割合分低下させる負荷率制限制御を行う。そして、図４のステップＳ５において、インバータ駆動制御手段８８（図３）は、過電流が発生した一方のインバータ５８（または６０）の過電流が消滅した、すなわちそれぞれのインバータ電流センサ７８，８０からの電流検出値ＩＶＩ１，ＩＶＩ２が所定値未満となることを条件に、発電機用インバータ５８および走行モータ用インバータ６０の両方の駆動を再開させる、すなわち、両方のインバータ５８，６０に駆動再開信号ＲＥＳ１，ＲＥＳ２を出力し、図４のステップＳ１に戻る。

また、ステップＳ２において、インバータ選択手段８６（図３）により、モータ負荷率ＭＲを所定回数Ｎ以上制限した後であると判定された、すなわち図４のステップＳ２の判定がＹｅｓである場合には、駆動するインバータを他方のインバータ６０（または５８）（図３）と選択し、ステップＳ６に移行し、インバータ駆動制御手段８８は、発電機用インバータ５８および走行モータ用インバータ６０の両方の駆動を停止し、すなわち、インバータ駆動制御手段８８により両方のインバータ５８，６０にゲート等を遮断するための駆動停止信号ＳＴＰ１，ＳＴＰ２を出力する。

そして、図４のステップＳ７において、インバータ駆動制御手段８８（図３）は、発電機１４および走行モータ１６の両方に関するモータ負荷率ＭＲを所定割合分さらに低下させる。そして、図４のステップＳ８において、インバータ駆動制御手段８８（図３）は、過電流が発生した一方のインバータ５８（または６０）の過電流が消滅した、すなわちそれぞれのインバータ電流センサ７８，８０からの電流検出値ＩＶＩ１，ＩＶＩ２が所定値未満となることを条件に、発電機用インバータ５８および走行モータ用インバータ６０のうち、過電流が発生した異常インバータである、一方のインバータ５８（または６０）のみ駆動を停止したままとする。これとともに、インバータ選択手段８６により選択され、過電流が発生していない正常インバータである、他方のインバータ６０（または５８）のみ駆動を再開させる。すなわち、インバータ駆動制御手段８８により他方のインバータ６０（または５８）のみ駆動再開信号ＲＥＳ２（またはＲＥＳ１）を出力する。このように、正常なインバータ６０（または５８）のみを駆動することにより、正常なインバータ６０（または５８）に対応する走行モータ１６または発電機１４を駆動する。これにより、ハイブリッド車両１０の走行が継続される。

図５は、図４のステップＳ２で所定回数Ｎを１とした場合において、発電機用インバータ５８、走行モータ用インバータ６０の過電流の発生状態、発電機用インバータ５８、走行モータ用インバータ６０の駆動状態、すなわちオンオフ状態、モータ負荷率ＭＲの時間経過の１例を示す図である。時間ｔ１において、例えば、発電機用インバータ５８に過電流が発生すると、インバータ駆動制御手段８８は、発電機用インバータ５８、走行モータ用インバータ６０の両方の駆動を停止させるとともに、モータ負荷率ＭＲを所定割合、例えば１００％から例えば８０％に例えば２０％分低下させる。

次いで、時間ｔ２において、発電機用インバータ５８の過電流の発生が消滅すると、インバータ駆動制御手段８８は、発電機用インバータ５８、走行モータ用インバータ６０の両方の駆動を再開させる。なお、過電流の発生が消滅するパターンとしては実線イで示すように、ステップ状に低下する場合以外に、一点鎖線ロで示すように、電流が徐々に０になるように消滅する場合もある。

次いで、時間ｔ３で、発電機用インバータ５８が故障している等により再度過電流が発生すると、インバータ駆動制御手段８８は、発電機用インバータ５８、走行モータ用インバータ６０の両方の駆動を再度停止させるとともに、モータ負荷率ＭＲを所定割合、例えば８５％から例えば６５％に所定割合である例えば２０％分低下させる。すなわち、時間ｔ１でのインバータ５８，６０の駆動停止後、モータ負荷率ＭＲは所定の復帰レート、すなわち所定の時間割合により徐々に上昇する。ただし、時間ｔ３等の、過電流の再度の発生時点においては、モータ負荷率ＭＲが１００％に復帰していない場合があり、この場合にはその時点のモータ負荷率ＭＲに対してさらに所定割合分（例えば２０％分）低下させるようにする。

次いで、時間ｔ４において、発電機用インバータ５８の過電流の発生が消滅すると、インバータ駆動制御手段８８は、発電機用インバータ５８のみ駆動を停止したままとするとともに、走行モータ用インバータ６０のみ駆動を再開させ、これによりハイブリッド車両１０（図１）の後輪５６を駆動する。このように本実施の形態の場合には、制御部７６（図３）が発電機用インバータ５８、走行モータ用インバータ６０のいずれかで過電流が発生したと判定しても、少なくとも１回は両方のインバータ５８，６０に対応する発電機１４および走行モータ１６に関するモータ負荷率ＭＲを制限する、すなわち低下させ、その後、両方のインバータ５８，６０を復帰させる。このため、過電流が発生した一方のインバータ５８（または６０）に、発電機１４または走行モータ１６の発生可能な最大トルクに対応する最大電流が流れないようになる。そして、モータ負荷率ＭＲを低下させた状態でも、インバータ５８（または６０）に過電流が発生し、その過電流の発生後に所定回数（Ｎ＋１）、例えば２回以上モータ負荷率ＭＲを制限した場合には、過電流が発生した一方のインバータ５８（または６０）を使用せず、正常な他方のインバータ６０（または５８）のみを使用してハイブリッド車両１０の走行を可能とする。これにより、一過性の過電流の発生は許可して、両方のインバータ５８，６０が正常である場合に不要にインバータ５８，６０が駆動停止されることを防止できる。

また、このような図５に示す例の場合には、両方のインバータ５８，６０のうち、走行モータ用インバータ６０のみの駆動によりハイブリッド車両１０の後輪５６を駆動するが、この場合には、例えば、エンジン１２（図１、図２）の駆動を停止したままでも後輪５６を駆動させることができる。図６は、これを説明するための、動力分割部２２（図２）を構成する遊星歯車機構部のサンギヤ２８、キャリア３４、リングギヤ３０の回転数の関係を表す共線図の１例を示している。

図６に示すように、サンギヤ２８（図２）、キャリア３４（図２）、リングギヤ３０（図２）の回転数は、リングギヤ３０とサンギヤ２８との歯数の比に対応してサンギヤ２８とリングギヤ３０との間にキャリア３４を配置した状態で直線状の関係になる。また、図６で（＋）は正方向の回転を、（−）は逆方向の回転を表している。

また、図６に示す例では、エンジン１２（図２）の駆動を停止しており、エンジン１２のクランクシャフト１８に連結されたキャリア３４の回転数は０になっている。この場合、走行モータ１６側の出力軸２６に連結されたリングギヤ３０は、走行モータ用インバータ６０の駆動による走行モータ１６の駆動により正方向に回転し、サンギヤ２８は逆方向に回転する。すなわち、サンギヤ２８は発電機１４により駆動するのではなく、リングギヤ３０の回転により強制的に回転される。この場合、出力軸２６が回転するため、ハイブリッド車両１０の後輪５６の駆動が可能となる。

また、図７は、発電機用インバータ５８（図３）と走行モータ用インバータ６０とのうち、発電機用インバータ５８のみの駆動によりハイブリッド車両１０（図１）の後輪５６の駆動を可能とする場合の共線図の１例を示している。この場合も、図６の場合と同様に、サンギヤ２８（図２）とキャリア３４とリングギヤ３０との回転数は直線状の関係になる。図７に示す例の場合には、走行モータ用インバータ６０（図３）の駆動を停止しており、リングギヤ３０（図２）に連結した出力軸２６側の走行モータ１６を走行モータ用インバータ６０（図３）により駆動させていない。ただし、発電機１４とエンジン１２（図２）とを駆動することにより、サンギヤ２８とキャリア３４とを正方向に回転させる（図７）。また、図７に一点鎖線ハで示すように、リングギヤ３０（図２）の回転数が０の場合には、出力軸２６が回転せず、ハイブリッド車両１０を走行させることができなくなるのに対し、発電機用インバータ５８（図３）に制御部７６から送る信号を制御することにより、発電機１４の回転数を低く抑えるようにし、サンギヤ２８（図２）とキャリア３４とリングギヤ３０との回転数の関係が図７に実線ニで示すような関係となるようにする。この結果、走行モータ１６（図２）を駆動させていないのにもかかわらず、リングギヤ３０が正方向に連れ回るように回転し、出力軸２６の回転によりハイブリッド車両１０の後輪５６の駆動が可能となる。すなわち、上記の図６に示したように、発電機用インバータ５８と走行モータ用インバータ６０とのうち、走行モータ用インバータ６０のみの駆動によりハイブリッド車両１０の走行が可能となるだけでなく、上記の図７に示したように、発電機用インバータ５８と走行モータ用インバータ６０とのうち、発電機用インバータ５８のみの駆動によってもハイブリッド車両１０の走行が可能となる。

このような本実施の形態によれば、発電機用インバータ５８および走行モータ用インバータ６０と、これらのインバータ５８，６０のそれぞれでの電流検出値ＩＶＩ１，ＩＶＩ２に基づいて、これらのインバータ５８，６０の一方のインバータ５８（または６０）で過電流が発生したか否かを判定する過電流発生判定手段８４と、一方のインバータ５８（または６０）に過電流が発生した場合に、駆動するインバータを選択するインバータ選択手段８６と、２個のインバータ５８，６０のうち、選択された他方のインバータ６０（または５８）のみを駆動させることにより、選択されたインバータ６０（または５８）に対応する走行モータ１６または発電機１４を駆動するようにインバータ５８，６０を制御するインバータ駆動制御手段８８と、を備え、一方のインバータ５８（または６０）に過電流が発生した場合に、選択されたインバータ６０（または５８）に対応する走行モータ１６または発電機１４により後輪５６（図１）が駆動されるようにする。このため、一方のインバータ５８（または６０）に過電流が発生した場合の、ハイブリッド車両１０の退避走行を行う際に、安全な退避走行を有効に行える。

また、サンギヤ２８（図２）とリングギヤ３０との間にピニオンギヤ３２を噛合させた遊星歯車機構部により構成する動力分割部２２と、エンジン１２と、後輪５６（図１）側に動力を出力する出力軸２６（図２）とを備え、サンギヤ２８に発電機１４が連結され、ピニオンギヤ３２を支持するキャリア３４にエンジン１２の回転軸が連結され、リングギヤ３０に、走行モータ１６により補助動力が付与される出力軸２６が連結される。また、インバータ選択手段８６は、発電機用インバータ５８および走行モータ用インバータ６０の一方のインバータ５８（または６０）に過電流が発生した場合に、駆動するインバータを、他方のインバータ６０（または５８）と選択する。このため、発電機用インバータ５８または走行モータ用インバータ６０により、対応する発電機１４または走行モータ１６を駆動すれば、出力軸２６に動力を付与することができる。したがって、発電機用インバータ５８と走行モータ用インバータ６０とのいずれのインバータ５８（または６０）に過電流が発生したかにかかわらず、ハイブリッド車両１０の安全な退避走行をより有効に行える。

また、インバータ駆動制御手段８８は、一方のインバータ５８（または６０）に過電流が発生し、その過電流の発生前に過電流の発生したことが所定回数Ｎ以上である場合に、一方のインバータ５８（または６０）を停止させ続け、一方のインバータ５８（または６０）に過電流が発生し、その過電流の発生前に過電流の発生したことが所定回数Ｎ未満である場合に、発電機用インバータ５８および走行モータ用インバータ６０の両方を停止させるとともに、両方のインバータ５８，６０により駆動する発電機１４および走行モータ１６に関するモータ負荷率ＭＲを低下させ、その後、両方のインバータ５８，６０の駆動を再開させるようにしている。このため、一方のインバータ５８（または６０）に過電流が発生した後に、その過電流の発生前の過電流発生が所定回数Ｎ未満である場合に、一方のインバータ５８（または６０）の駆動を再開させることができる。このため、一方のインバータ５８（または６０）が故障でない場合に一方のインバータ５８（または６０）に正常に復帰する機会を与えて、不要に正常なインバータ５８，６０の駆動が停止されることを有効に防止できる。例えば、一過性のインバータ電流センサ７８，８０の不調等により一方のインバータ５８（または６０）に過電流が発生していると判定された場合に、一方のインバータ５８（または６０）が停止した後、一方のインバータ５８（または６０）を復帰させることにより、その後両方のインバータ５８，６０を正常に駆動させ続けることができる可能性を残せる。

なお、本実施の形態では、インバータ駆動制御手段８８は、一方のインバータ５８（または６０）に過電流が発生し、その過電流の発生前に過電流の発生したことが所定回数Ｎ以上である場合に、一方のインバータ５８（または６０）を停止させ続け、一方のインバータ５８（または６０）に過電流が発生し、その過電流の発生前に過電流の発生したことが所定回数Ｎ未満である場合に、両方のインバータ５８、６０を停止させるとともに、両方のインバータ５８，６０により駆動する発電機１４および走行モータ１６に関するモータ負荷率ＭＲを低下させ、その後、両方のインバータ５８，６０の駆動を再開させるようにしている。ただし、本発明から外れる参考例として、例えば、負荷率制限をした後のモータ負荷率ＭＲが、ハイブリッド車両１０の加速性能が不十分となることに対応する不良加速性能対応モータ負荷率ＭＲ１よりも所定値または所定割合だけ大きい最小限加速性能対応モータ負荷率ＭＲ２未満となる場合に、一方のインバータ５８（または６０）の駆動を停止させ続け、他方のインバータ６０（または５８）により対応する発電機１４または走行モータ１６を駆動させることもできる。また、本発明から外れる参考例として、負荷率制限をした後のモータ負荷率ＭＲが最小加速性能対応モータ負荷率ＭＲ２以上となる場合に、発電機用インバータ５８および走行モータ用インバータ６０の両方の駆動を停止させるとともに、両方のインバータ５８，６０により駆動する発電機１４および走行モータ１６に関するモータ負荷率ＭＲを低下させた後、両方のインバータ５８，６０の駆動を再開させるようにすることもできる。

また、本実施の形態では、出力軸２６（図１）に付与された動力を直接プロペラシャフト５２に取り出しているが、本発明の電動車両は、このような構成に限定するものではなく、例えば、出力軸２６と後輪５６に連結した車軸との間の動力伝達経路に変速装置を設けることもできる。また、本発明に係る電動車両は、ＦＲ車に限定するものではなく、例えば、ＦＦ車（前置エンジン付前輪駆動車）や、４ＷＤ車（四輪駆動車）とすることもできる。

また、本発明は、低速側、高速側いずれかの速度に減速する減速歯車部２４を介して、走行モータ１６の動力を出力軸２６に付与する場合に限定するものではなく、例えば、１段式、すなわち一対の歯車のみにより構成する減速歯車部を介して、走行モータ１６の動力を出力軸２６に付与したり、出力軸２６と同軸上に配置した走行モータにより出力軸２６に動力を付与することもできる。

本発明の実施の形態の電動車両である、ハイブリッド車両の略構成図である。図１のエンジンと発電機（ＭＧ１）と走行モータ（ＭＧ２）との動力を伝達する部分の構成を詳しく示す図である。図１のハイブリッド車両において、発電機（ＭＧ１）と走行モータ（ＭＧ２）とを有する電気負荷装置を示すブロック図である。発電機用インバータまたは走行モータ用インバータに過電流が発生した場合の処理を説明するためのフローチャートである。図４のステップＳ２で所定回数Ｎを１とした場合において、発電機用インバータ、走行モータ用インバータの過電流の発生状態、発電機用インバータ、走行モータ用インバータの駆動状態（オンオフ状態）、モータ負荷率ＭＲの時間経過の１例を示す図である。動力分割部を構成する遊星歯車機構部のサンギヤ、キャリア、リングギヤの回転数の関係を表す共線図において、走行モータのみの駆動によりハイブリッド車両の走行を可能とする１例を示す図である。同じく発電機とエンジンとのみの駆動によりハイブリッド車両の走行を可能とする場合の１例を示す図である。

符号の説明

１０ハイブリッド車両、１２エンジン、１４発電機（ＭＧ１）、１６走行モータ（ＭＧ２）、１８クランクシャフト、２０ダンパ、２２動力分割部、２４減速歯車部、２６出力軸、２８サンギヤ、３０リングギヤ、３２ピニオンギヤ、３４キャリア、３６フロントサンギヤ、３８リアサンギヤ、４０ロングピニオンギヤ、４２ショートピニオンギヤ、４４第２リングギヤ、４６第２キャリア、４８第１制動部、５０第２制動部、５２プロペラシャフト、５４ディファレンシャルギヤ、５６後輪、５８発電機（ＭＧ１）用インバータ、６０走行モータ（ＭＧ２）用インバータ、６２電気負荷装置、６４直流電源、６６システムリレー、６８システムリレー、７０第１コンデンサ、７２第２コンデンサ、７４ＤＣ／ＤＣコンバータ、７６制御部、７８インバータ電流センサ、８０インバータ電流センサ、８２モータトルク制御手段、８４過電流発生判定手段、８６インバータ選択手段、８８インバータ駆動制御手段。

Claims

それぞれ車輪を駆動する複数のモータに接続されるとともに、直流電源に対して並列に接続された複数のインバータと、
複数のインバータのそれぞれでの電流検出値に基づいて、複数のインバータの一部のインバータで過電流が発生したか否かを判定する判定手段と、
一部のインバータに過電流が発生した場合に、駆動するインバータとして、過電流の発生がなかったインバータを選択する選択手段と、
インバータを制御するインバータ駆動制御手段と、を備え、
インバータ駆動制御手段は、一部のインバータに過電流が発生し、その過電流の発生前に過電流の発生したことが所定回数未満である場合に、すべてのインバータの駆動を停止させるとともに、すべてのモータに関する、モータの発生可能な最大トルクに対するモータの許可最大トルク指令値の割合である、モータ負荷率を低下させた後、すべてのインバータの駆動を再開させ、一部のインバータに過電流が発生し、その過電流の発生前に過電流の発生したことが所定回数以上である場合に、すべてのインバータの駆動を停止させた後、複数のインバータのうち、選択されたインバータのみの駆動を再開させ、選択されたインバータに対応するモータの駆動を再開させることにより、車輪が駆動されるようにすることを特徴とする電動車両。
請求項１に記載の電動車両において、
インバータ駆動制御手段は、一部のインバータに過電流が発生した場合に、すべてのモータに関するモータ負荷率を低下させるものであり、かつ、一部のインバータに過電流が発生し、その過電流発生前のモータ負荷率の制限済み回数が所定制限済み回数未満である場合に、その過電流の発生前の過電流発生回数が所定回数未満である場合として、すべてのインバータの駆動を停止させるとともに、すべてのモータに関するモータ負荷率を低下させた後、すべてのインバータの駆動を再開させ、一部のインバータに過電流が発生し、その過電流発生前のモータ負荷率の制限済み回数が所定制限済み回数以上である場合に、その過電流の発生前の過電流発生回数が所定回数以上である場合として、すべてのインバータの駆動を停止させた後、複数のインバータのうち、選択されたインバータのみの駆動を再開させ、選択されたインバータに対応するモータの駆動を再開させることにより、車輪が駆動されるようにすることを特徴とする電動車両。
請求項１または請求項２に記載の電動車両において、
複数のモータは、第１モータジェネレータと、第２モータジェネレータとであり、
複数のインバータは、第１モータジェネレータ用インバータと、第２モータジェネレータ用インバータとであり、
サンギヤとリングギヤとの間にピニオンギヤを噛合させた遊星歯車機構部と、
エンジンと、
車輪側に動力を出力する出力軸と、を備え、
サンギヤに第１モータジェネレータが連結され、
ピニオンギヤを支持する部材にエンジンの回転軸が連結され、
リングギヤに、第２モータジェネレータにより補助動力が付与される出力軸が連結され、
選択手段は、第１モータジェネレータ用インバータおよび第２モータジェネレータ用インバータの一方のインバータに過電流が発生した場合で、その過電流の発生前に過電流の発生したことが所定回数以上である場合に駆動を再開するインバータとして、第１モータジェネレータ用インバータおよび第２モータジェネレータ用インバータの他方のインバータを選択することを特徴とする電動車両。