JP4737195B2 - 負荷駆動装置、車両、および負荷駆動装置における異常処理方法 - Google Patents

負荷駆動装置、車両、および負荷駆動装置における異常処理方法 Download PDF

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Description

この発明は、負荷駆動装置、車両、および負荷駆動装置における異常処理方法に関し、特に、直流電源からの直流電圧を昇圧する昇圧変換器を備えた負荷駆動装置、車両、および負荷駆動装置における異常処理方法に関する。
特開２００３−１１１２０３号公報は、車両用回転電機の動作状態切替えに伴なう電源系の電圧変動を抑止可能な車両用回転電機駆動装置を開示する。この車両用回転電機駆動装置は、インバータ装置を介して高電圧の車両用回転電機と双方向に電力の授受を行なう高電圧電源系と、低電圧のバッテリを有して高電圧電源系よりも低い電圧を発生する低電圧電源系と、高電圧電源系と低電圧電源系との間に配置され、両電源系間で双方向に電力の授受を行なうＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＤＣコンバータに内蔵されるスイッチング素子をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御する制御部とを備える。
この車両用回転電機駆動装置においては、制御部は、高電圧電源系の電圧を所定の目標範囲に収束させるようにＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子のデューティー比をフィードバック制御する。そして、制御部は、車両用回転電機の動作状態が力行動作と回生動作とで切替わると、低電圧電源系の電圧や電流が低電圧電源系のバッテリの許容範囲内に収まるようにＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子の最大デューティー比を切替える。
すなわち、車両用回転電機の動作状態が切替わると、その動作状態の切替わりに応じて回路状態が急変することにより低電圧電源系の電圧や電流が急変し、低電圧電源系のバッテリやその他の低圧系コンポーネントに悪影響を与える可能性がある。そこで、この車両用回転電機駆動装置においては、ＤＣ−ＤＣコンバータの送電方向の切替と同時に、低電圧電源系の電圧や電流が低電圧電源系のバッテリの許容範囲内に収まるようにＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子の最大デューティー比を切替えることにより、車両用回転電機の動作状態の切替えに伴なう電源系の電圧変動を抑止する。
近年、ますます高まりつつある省エネ・環境問題を背景に、ハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が大きく注目されている。このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、バッテリとインバータとインバータにより駆動されるモータとを動力源とする自動車である。また、このようなハイブリッド自動車において、エンジンの動力を用いて発電するジェネレータと、バッテリからの電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータとをさらに備えるものが知られている。
このようなハイブリッド自動車に搭載された負荷駆動装置において、たとえば車両の駆動力を発生するモータの出力軸に設けられた変速機などの故障により、モータの過回転が発生すると、モータの破損防止のためにモータの出力トルクを急激に下げる制御が行なわれる。そして、モータの出力トルクが急激に下がると、モータの消費電力が急激に減少するため、モータによる消費電力とジェネレータによる供給電力との需給バランスが一時的に崩れることによりインバータの入力側に過電圧（インバータの耐電圧を超える電圧）が発生し得る。
上述した特開２００３−１１１２０３号公報は、電源系の電圧変動を抑止する技術を開示するが、この技術では、上記のようなモータトルクの急激な低下に起因して発生するインバータ入力側の過電圧を防止できない可能性がある。すなわち、モータトルクが急激に低下し始めるのと同時にインバータ入力側の電圧は上昇し始めるため、特開２００３−１１１２０３号公報に開示された技術では、モータトルクが急激に低下し始めてからコンバータの送電方向の切替までに発生する電圧上昇を抑制できず、過電圧の発生を防止できない可能性がある。
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電気負荷の過回転が発生したときにインバータ入力電圧が過電圧となるのを防止する負荷駆動装置を提供することである。
また、この発明の別の目的は、電気負荷の過回転が発生したときにインバータ入力電圧が過電圧となるのを防止する負荷駆動装置を搭載した車両を提供することである。
また、この発明の別の目的は、電気負荷の過回転が発生したときにインバータ入力電圧が過電圧となるのを防止する、負荷駆動装置の異常処理方法を提供することである。
この発明によれば、負荷駆動装置は、駆動力を発生する第１の回転電機と、第１の電源ラインと第１の回転電機との間に配設され、第１の電源ラインから電力の供給を受けて第１の回転電機を駆動する第１の駆動装置と、第１の電源ラインに接続され、発電した電力を第１の電源ラインに供給する発電手段と、直流電源が接続される第２の電源ラインと第１の電源ラインとの間に配設され、第２の電源ラインの電圧を昇圧して第１の電源ラインへ出力する昇圧変換器と、第１の回転電機の回転数が所定の制限値を超えたとき、第１の回転電機が発生するトルクの低減を指示する指令を第１の駆動装置へ出力する制御手段とを備える。制御手段は、第１の回転電機の回転数が所定の制限値以下の所定の準制限値を超えたとき、昇圧変換器における昇圧率の低減を指示する指令を昇圧変換器へ出力する。
この発明による負荷駆動装置においては、制御手段は、第１の回転電機の回転数が所定の制限値を超えたとき、第１の回転電機の保護のため、第１の回転電機のトルクを低減させる制御を行なう。ここで、第１の回転電機のトルクを急激に低減させると、第１の回転電機による消費電力と発電手段による発電電力との需給バランスが一時的に崩れることにより第１の電源ラインの電圧は急激に上昇するところ、制御手段は、第１の回転電機の回転数が所定の制限値以下の所定の準制限値を超えたとき、昇圧変換器における昇圧率を現在値よりも相対的に低減させる。すなわち、第１の回転電機の過回転に応じて第１の回転電機のトルクを急激に低減させる制御が行なわれるとき、第１の電源ラインの電圧レベルを予め低下させておく。
したがって、この発明による負荷駆動装置によれば、第１の電源ラインに接続される第１の駆動装置に過電圧が印加されるのを防止することができる。
好ましくは、発電手段は、発電機能を有する第２の回転電機と、第１の電源ラインと第２の回転電機との間に配設され、第２の回転電機を駆動する第２の駆動装置とを含む。制御手段は、第１の回転電機の回転数が所定の準制限値を超えたときに第２の回転電機が停止中または力行動作中のとき、昇圧変換器における昇圧率の低減を指示する指令を昇圧変換器へ出力することなく、昇圧変換器における昇圧率を維持させる。
この負荷駆動装置においては、制御手段は、第１の回転電機の回転数が所定の準制限値を超えたとき、第２の回転電機が停止中または力行動作中であれば、昇圧変換器における昇圧率を低減させない。すなわち、第２の回転電機が停止中または力行動作中であれば、第１の電源ラインの電圧上昇は発生しないので、制御手段は、昇圧変換器における昇圧率を維持する。
したがって、この負荷駆動装置によれば、第１の電源ラインの不必要な電圧変動を抑制することができる。
好ましくは、制御手段は、第１の回転電機の回転数が所定の制限値を超えたとき、第１の回転電機が発生するトルクを零とする指令を第１の駆動装置へ出力する。
この負荷駆動装置においては、制御手段は、第１の回転電機の回転数が所定の制限値を超えたとき、第１の回転電機が発生するトルクを零にする制御を行なう。したがって、この負荷駆動装置によれば、第１の回転電機を確実に保護することができる。
好ましくは、制御手段は、第１の回転電機の回転数が所定の準制限値を超えたときに第１の回転電機の消費電力が第１のしきい値を超えている場合、昇圧率の低減を指示する指令を昇圧変換器へ出力する。
また、好ましくは、制御手段は、第１の回転電機の回転数が所定の準制限値を超えたときに第１の回転電機のトルクが第２のしきい値を超えている場合、昇圧率の低減を指示する指令を昇圧変換器へ出力する。
また、好ましくは、制御手段は、第１の回転電機の回転数が所定の準制限値を超えたときに第１の回転電機に流されている電流が第３のしきい値を超えている場合、昇圧率の低減を指示する指令を昇圧変換器へ出力する。
これらの負荷駆動装置においては、第１の回転電機の回転数が所定の準制限値を超えたとき、制御手段は、第１の回転電機の消費電力が第１のしきい値を超えている場合、第１の回転電機のトルクが第２のしきい値を超えている場合、または第１の回転電機に流されている電流が第３のしきい値を超えている場合に限り、昇圧変換器における昇圧率を現在値よりも相対的に低減させる。言い換えると、第１の回転電機の回転数が準制限値を超えても、第１の回転電機の消費電力、トルクまたは電流が小さいときは、第１の回転電機の回転数が制限値を超えたときに第１の回転電機のトルクを低減させる制御を行なっても第１の電源ラインの電圧が急激に上昇することはないので、第１の電源ラインの電圧レベルを予め低下させておくことはしない。したがって、この負荷駆動装置によれば、第１の電源ラインの電圧レベルが無用に変動するのを防止することができる。
また、この発明によれば、車両は、上述した負荷駆動装置と、第１の回転電機が発生する駆動力によって駆動される車輪と、第２の回転電機に連結可能に配設され、第２の回転電機との連結時、必要に応じて第２の回転電機に回転力を出力する内燃機関とを備える。
この発明による車両においては、第１の回転電機と連結される変速機の故障などにより第１の回転電機の回転数が上昇し、第１の回転電機の回転数が所定の制限値を超えたとき、負荷駆動装置の制御手段は、第１の回転電機の保護のため、第１の回転電機のトルクを低減させる制御を行なう。ここで、第１の回転電機のトルクを急激に低減させると、第１の回転電機による消費電力と内燃機関に連結された第２の回転電機による発電電力との需給バランスが一時的に崩れることにより第１の電源ラインの電圧は急激に上昇するところ、制御手段は、第１の回転電機の回転数が所定の制限値以下の所定の準制限値を超えたとき、昇圧変換器における昇圧率を現在値よりも相対的に低減させる。すなわち、第１の回転電機の過回転に応じて第１の回転電機のトルクを急激に低減させる制御が行なわれるとき、第１の電源ラインの電圧レベルを予め低下させておく。
したがって、この発明による車両によれば、第１の電源ラインに接続される第１の駆動装置に過電圧が印加されるのを防止することができる。その結果、車両の信頼性が向上する。
また、この発明によれば、異常処理方法は、負荷駆動装置における異常処理方法であって、負荷駆動装置は、駆動力を発生する第１の回転電機と、第１の電源ラインと第１の回転電機との間に配設され、第１の電源ラインから電力の供給を受けて第１の回転電機を駆動する第１の駆動装置と、第１の電源ラインに接続され、発電した電力を第１の電源ラインに供給する発電手段と、直流電源が接続される第２の電源ラインと第１の電源ラインとの間に配設され、第２の電源ラインの電圧を昇圧して第１の電源ラインへ出力する昇圧変換器とを備える。異常処理方法は、第１の回転電機の回転数が所定の準制限値を超えたか否かを判定する第１のステップと、第１の回転電機の回転数が所定の準制限値を超えたと判定されたとき、昇圧変換器における昇圧率の低減を指示する指令を生成する第２のステップと、第２のステップにおいて生成された指令に基づいて昇圧変換器の昇圧率を制御する第３のステップと、第１の回転電機の回転数が所定の準制限値以上の所定の制限値を超えたか否かを判定する第４のステップと、第１の回転電機の回転数が所定の制限値を超えたと判定されたとき、第１の回転電機が発生するトルクの低減を指示する指令を生成する第５のステップと、第５のステップにおいて生成された指令に基づいて第１の回転電機のトルクを制御する第６のステップとを含む。
この発明による負荷駆動装置の異常処理方法においては、第１の回転電機の回転数が所定の制限値を超えたと判定されると、第１の回転電機の保護のため、第１の回転電機のトルクを低減させる制御を行なう。ここで、第１の回転電機のトルクを急激に低減させると、第１の回転電機による消費電力と発電手段による発電電力との需給バランスが一時的に崩れることにより第１の電源ラインの電圧は急激に上昇するところ、この異常処理方法においては、第１の回転電機の回転数が所定の制限値以下の所定の準制限値を超えたと判定されると、昇圧変換器における昇圧率を現在値よりも相対的に低減させる。すなわち、第１の回転電機の過回転に応じて第１の回転電機のトルクを急激に低減させる制御が行なわれるとき、第１の電源ラインの電圧レベルを予め低下させる。
したがって、この発明による異常処理方法によれば、第１の電源ラインに接続される第１の駆動装置に過電圧が印加されるのを防止することができる。
好ましくは、発電手段は、発電機能を有する第２の回転電機と、第１の電源ラインと第２の回転電機との間に配設され、第２の回転電機を駆動する第２の駆動装置とを含む。異常処理方法は、第１のステップにおいて第１の回転電機の回転数が所定の準制限値を超えたと判定されたとき、第２の回転電機が停止中または力行動作中であるか否かを判定し、第２の回転電機が停止中または力行動作中であると判定したとき、第２および第３のステップを回避する第７のステップをさらに含む。
この異常処理方法においては、第１の回転電機の回転数が所定の準制限値を超えたと判定され、かつ、第２の回転電機が停止中または力行動作中であると判定されたとき、昇圧変換器における昇圧率を低減させない。すなわち、第２の回転電機が停止中または力行動作中であれば、第１の電源ラインの電圧上昇は発生しないので、昇圧変換器における昇圧率を維持する。
したがって、この異常処理方法によれば、第１の電源ラインの不必要な電圧変動を抑制することができる。
好ましくは、第５のステップは、第４のステップにおいて第１の回転電機の回転数が所定の制限値を超えたと判定されたとき、第１の回転電機が発生するトルクを零とする指令を生成する。
この異常処理方法においては、第１の回転電機の回転数が所定の制限値を超えたと判定されると、第１の回転電機が発生するトルクを零にする制御を行なう。したがって、この異常処理方法によれば、第１の回転電機を確実に保護することができる。
好ましくは、異常処理方法は、第１の回転電機の消費電力が第１のしきい値を超えているか否かを判定する第８のステップをさらに含む。第２のステップは、第１の回転電機の回転数が所定の準制限値を超えたと判定されたときに第８のステップにおいて第１の回転電機の消費電力が第１のしきい値を超えていると判定されている場合、昇圧率の低減を指示する指令を生成する。
また、好ましくは、異常処理方法は、第１の回転電機のトルクが第２のしきい値を超えているか否かを判定する第９のステップをさらに含む。第２のステップは、第１の回転電機の回転数が所定の準制限値を超えたと判定されたときに第９のステップにおいて第１の回転電機のトルクが第２のしきい値を超えていると判定されている場合、昇圧率の低減を指示する指令を生成する。
また、好ましくは、異常処理方法は、第１の回転電機に流されている電流が第３のしきい値を超えているか否かを判定する第１０のステップをさらに含む。第２のステップは、第１の回転電機の回転数が所定の準制限値を超えたと判定されたときに第１０のステップにおいて第１の回転電機に流されている電流が第３のしきい値を超えていると判定されている場合、昇圧率の低減を指示する指令を生成する。
これらの異常処理方法においては、第１の回転電機の回転数が所定の準制限値を超えたと判定されると、第１の回転電機の消費電力が第１のしきい値を超えている場合、第１の回転電機のトルクが第２のしきい値を超えている場合、または第１の回転電機に流されている電流が第３のしきい値を超えている場合に限り、昇圧変換器における昇圧率を現在値よりも相対的に低減させる。言い換えると、第１の回転電機の回転数が準制限値を超えても、第１の回転電機の消費電力、トルクまたは電流が小さいときは、第１の回転電機の回転数が制限値を超えたときに第１の回転電機のトルクを低減させる制御を行なっても第１の電源ラインの電圧が急激に上昇することはないので、第１の電源ラインの電圧レベルを予め低下させておくことはしない。したがって、この異常処理方法によれば、第１の電源ラインの電圧レベルが無用に変動するのを防止することができる。
以上のように、この発明によれば、電気負荷の過回転が発生したとき、電気負荷のトルクを急激に低減させる制御を行なうので、電気負荷の破損を防止できる。そして、電気負荷のトルクを急激に低減させる制御が行なわれるとき、インバータ入力電圧を予め低下させておくので、インバータに過電圧が印加されるのを防止することができる。
図１は、この発明の実施の形態１による負荷駆動装置が搭載される車両の一例として示されるハイブリッド自動車の概略ブロック図である。
図２は、図１に示すＥＣＵの機能ブロック図である。
図３は、図２に示すコンバータ制御部の詳細な機能ブロック図である。
図４は、モータジェネレータＭＧ２に過回転が発生したときの異常処理に関するフローチャートである。
図５は、モータジェネレータＭＧ２に過回転が発生したときの動作波形図である。
図６は、この発明の実施の形態２においてモータジェネレータＭＧ２に過回転が発生したときの異常処理に関するフローチャートである。
図７は、この発明の実施の形態３におけるＥＣＵの機能ブロック図である。
図８は、この発明の実施の形態３においてモータジェネレータＭＧ２に過回転が発生したときの異常処理に関するフローチャートである。
図９は、モータジェネレータＭＧ２に過回転が発生したときの動作波形図である。
図１０は、この発明の実施の形態３の変形例１においてモータジェネレータＭＧ２に過回転が発生したときの異常処理に関するフローチャートである。
図１１は、この発明の実施の形態３の変形例２においてモータジェネレータＭＧ２に過回転が発生したときの異常処理に関するフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による負荷駆動装置が搭載される車両の一例として示されるハイブリッド自動車の概略ブロック図である。図１を参照して、このハイブリッド自動車１００は、バッテリＢと、昇圧コンバータ１０と、インバータ２０，３０と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジンＥＮＧと、変速機ＴＭと、駆動輪ＤＷと、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電圧センサ５２，５４と、回転センサ５６，５８と、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＳＬと、Ｕ相ラインＵＬ１，ＵＬ２と、Ｖ相ラインＶＬ１，ＶＬ２と、Ｗ相ラインＷＬ１，ＷＬ２とを備える。
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、回転電機であり、たとえば、３相交流同期電動発電機からなる。そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧの出力を用いて３相交流電圧を発生し、その発生した３相交流電圧をインバータ２０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、インバータ２０から受ける３相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジンＥＮＧの始動も行なう。
モータジェネレータＭＧ２は、インバータ３０から受ける３相交流電圧によって車両の駆動トルクを発生し、その発生した駆動トルクを変速機ＴＭへ出力する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車両の回生制動時、変速機ＴＭから受ける回転力を受けて３相交流電圧を発生し、その発生した３相交流電圧をインバータ３０へ出力する。
変速機ＴＭは、モータジェネレータＭＧ２と駆動輪ＤＷとの間に設けられ、モータジェネレータＭＧ２からの出力を変速して駆動輪ＤＷへ出力する。また、変速機ＴＭは、車両の回生制動時、駆動輪ＤＷの回転力をモータジェネレータＭＧ２へ出力する。
直流電源であるバッテリＢは、充放電可能な電池であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。バッテリＢは、発生した直流電圧を昇圧コンバータ１０へ出力し、また、昇圧コンバータ１０から出力される直流電圧によって充電される。
昇圧コンバータ１０は、リアクトルＬと、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬは、電源ラインＰＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、たとえばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなる。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続され、ＥＣＵ４０からの信号ＰＷＣをベースに受ける。そして、各パワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクターエミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。
インバータ２０は、Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２およびＷ相アーム２３を含む。Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２およびＷ相アーム２３は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム２１は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１１，Ｑ１２からなり、Ｖ相アーム２２は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１３，Ｑ１４からなり、Ｗ相アーム２３は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１５，Ｑ１６からなる。各パワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６は、たとえばＩＧＢＴからなる。各パワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１を介してモータジェネレータＭＧ１の各相コイルの中性点と反対側のコイル端にそれぞれ接続される。
インバータ３０も、インバータ２０と同様の構成からなり、Ｕ相アーム３１、Ｖ相アーム３２およびＷ相アーム３３を含む。そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２を介してモータジェネレータＭＧ２の各相コイルの中性点と反対側のコイル端にそれぞれ接続される。
コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間に接続され、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧変動を平滑化する。コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に接続され、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧変動を平滑化する。
昇圧コンバータ１０は、バッテリＢから電源ラインＰＬ１を介して供給される直流電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２へ出力する。より具体的には、昇圧コンバータ１０は、ＥＣＵ４０からの信号ＰＷＣに基づいて、パワートランジスタＱ２のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトルＬに磁場エネルギーとして蓄積することによってバッテリＢからの直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧をパワートランジスタＱ２がオフされたタイミングに同期してダイオードＤ１を介して電源ラインＰＬ２へ出力する。また、昇圧コンバータ１０は、ＥＣＵ４０からの信号ＰＷＣに基づいて、電源ラインＰＬ２を介してインバータ２０および／または３０から受ける直流電圧をバッテリＢの電圧レベルに降圧してバッテリＢを充電する。
インバータ２０は、エンジンＥＮＧの出力を受けてモータジェネレータＭＧ１が発電した３相交流電圧をＥＣＵ４０からの信号ＰＷＭ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。また、インバータ２０は、ＥＣＵ４０からの信号ＰＷＭ１に基づいて、電源ラインＰＬ２から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。
インバータ３０は、ＥＣＵ４０からの信号ＰＷＭ２に基づいて、電源ラインＰＬ２から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ３０は、車両の回生制動時、駆動輪ＤＷから変速機ＴＷを介して受ける回転力を用いてモータジェネレータＭＧ２が発電した３相交流電圧をＥＣＵ４０からの信号ＰＷＭ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。
電圧センサ５２は、バッテリＢから出力される電圧ＶＢを検出し、その検出した電圧ＶＢをＥＣＵ４０へ出力する。電圧センサ５４は、コンデンサＣ２の端子間電圧、すなわち昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＭ（インバータ２０，３０の入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した電圧ＶＭをＥＣＵ４０へ出力する。回転センサ５６は、モータジェネレータＭＧ１のモータ回転数ＭＲＮ１を検出し、その検出したモータ回転数ＭＲＮ１をＥＣＵ４０へ出力する。回転センサ５８は、モータジェネレータＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮ２を検出し、その検出したモータ回転数ＭＲＮ２をＥＣＵ４０へ出力する。
ＥＣＵ４０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、電圧センサ５２，５４からの電圧ＶＢ，ＶＭ、および回転センサ５６，５８からのモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて、昇圧コンバータ１０を駆動するための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。
この信号ＰＷＣは、昇圧コンバータ１０がバッテリＢからの直流電圧を電圧ＶＭに変換する場合に昇圧コンバータ１０を駆動するための信号である。そして、ＥＣＵ４０は、昇圧コンバータ１０がバッテリＢからの直流電圧を電圧ＶＭに変換する場合に、電圧ＶＭが電圧指令Ｖｃｏｍになるように昇圧コンバータ１０を駆動するための信号ＰＷＣを生成する。
また、ＥＣＵ４０は、電圧センサ５４からの電圧ＶＭ、ならびにモータジェネレータＭＧ１のモータ電流ＭＣＲＴ１およびトルク指令値ＴＲ１に基づいて、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０へ出力する。さらに、ＥＣＵ４０は、電圧センサ５４からの電圧ＶＭ、ならびにモータジェネレータＭＧ２のモータ電流ＭＣＲＴ２およびトルク指令値ＴＲ２に基づいて、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ３０へ出力する。なお、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２の各々は、図示されない電流センサによって検出される。
また、さらに、ＥＣＵ４０は、回転センサ５８からのモータ回転数ＭＲＮ２に基づいてモータジェネレータＭＧ２の回転数が所定の制限値を超えていないか否かを判定する。そして、ＥＣＵ４０は、モータ回転数ＭＲＮ２が所定の制限値を超えたと判定すると、モータジェネレータＭＧ２の保護のため、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２を零に設定する。
ここで、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２を零に設定することによりモータジェネレータＭＧ２のトルクが急激に低下すると、モータジェネレータＭＧ２の消費電力が急激に低下する。そうすると、モータジェネレータＭＧ２による消費電力とモータジェネレータＭＧ１による発電電力との需給バランスが一時的に崩れ、電源ラインＰＬ２の電圧レベルが急激に上昇する。そこで、この電圧上昇によるインバータ２０，３０に対する過電圧の発生を防止するため、ＥＣＵ４０は、モータ回転数ＭＲＮ２が所定の制限値を超えたと判定すると、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２を零に設定するとともに、昇圧コンバータ１０の昇圧率を現在値よりも相対的に低下させるように昇圧コンバータ１０を制御する。具体的には、ＥＣＵ４０は、電圧ＶＭの電圧指令Ｖｃｏｍを所定量だけ低下させて、昇圧コンバータ１０を駆動するための信号ＰＷＣを生成する。この信号ＰＷＭの生成方法については後述する。
図２は、図１に示したＥＣＵ４０の機能ブロック図である。図２を参照して、ＥＣＵ４０は、コンバータ制御部４２と、第１および第２のインバータ制御部４４，４６と、異常処理制御部４８とを含む。コンバータ制御部４２は、電圧センサ５２，５４からの電圧ＶＢ，ＶＭ、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、および回転センサ５６，５８からのモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ１０のパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。
ここで、コンバータ制御部４２は、異常処理制御部４８から制御信号ＣＴＬ１をＨ（論理ハイ）レベルで受けているとき、昇圧コンバータ１０の昇圧率を所定量だけ低下させて信号ＰＷＣを生成する。具体的には、コンバータ制御部４２は、電圧ＶＭの目標値である電圧指令Ｖｃｏｍを所定量低下させる。このコンバータ制御部４２については、後ほど詳しく説明する。
第１のインバータ制御部４４は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１およびモータ電流ＭＣＲＴ１ならびに電圧センサ５４からの電圧ＶＭに基づいてインバータ２０のパワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６をオン／オフするための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０へ出力する。
第２のインバータ制御部４６は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２およびモータ電流ＭＣＲＴ２ならびに電圧センサ５４からの電圧ＶＭに基づいてインバータ３０のパワートランジスタＱ２１〜Ｑ２６をオン／オフするための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ３０へ出力する。
ここで、第２のインバータ制御部４６は、異常処理制御部４８から制御信号ＣＴＬ２をＨレベルで受けているとき、トルク指令値ＴＲ２を零にする。すなわち、第２のインバータ制御部４６は、制御信号ＣＴＬ２がＨレベルのとき、モータジェネレータＭＧ２のトルクを零にするように信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ３０へ出力する。
異常処理制御部４８は、回転センサ５８からのモータ回転数ＭＲＮ２を受け、その受けたモータ回転数ＭＲＮ２を予め設定された所定の制限値と比較する。そして、異常処理制御部４８は、モータ回転数ＭＲＮ２が制限値を超えていると、モータジェネレータＭＧ２が過回転であると判定する。そうすると、異常処理制御部４８は、モータジェネレータＭＧ２のトルクを零にするため、第２のインバータ制御部４６へ制御信号ＣＴＬ２をＨレベルで出力する。
さらに、異常処理制御部４８は、モータジェネレータＭＧ２のトルクが急激に低減することにより発生する電源ラインＰＬ２の過電圧を防止するため、昇圧コンバータ１０の昇圧率を低下させるためにコンバータ制御部４２へ制御信号ＣＴＬ１をＨレベルで出力する。一方、異常処理制御部４８は、モータ回転数ＭＲＮ２が制限値以下のときは、制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２をＬ（論理ロー）レベルでそれぞれコンバータ制御部４２および第２のインバータ制御部４６へ出力する。なお、信号ＲＥＧについては後述する。
図３は、図２に示したコンバータ制御部４２の詳細な機能ブロック図である。図３を参照して、コンバータ制御部４２は、インバータ入力電圧指令演算部７２と、デューティー比演算部７４と、ＰＷＭ信号変換部７６とからなる。
インバータ入力電圧指令演算部７２は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいてインバータ入力電圧ＶＭの最適値（目標値）、すなわち電圧指令Ｖｃｏｍを算出し、その算出した電圧指令Ｖｃｏｍをデューティー比演算部７４へ出力する。
ここで、インバータ入力電圧指令演算部７２は、図示されない異常処理制御部４８から制御信号ＣＴＬ１をＨレベルで受けているとき、算出した電圧指令Ｖｃｏｍを予め設定された所定量だけ低下させてデューティー比演算部７４へ出力する。
デューティー比演算部７４は、電圧センサ５２，５４からの電圧ＶＢ，ＶＭ、およびインバータ入力電圧指令演算部７２からの電圧指令Ｖｃｏｍに基づいて、インバータ２０，３０の入力電圧ＶＭをその電圧指令Ｖｃｏｍに設定するためのデューティー比を算出し、その算出したデューティー比をＰＷＭ信号変換部７６へ出力する。
ＰＷＭ信号変換部７６は、デューティー比演算部７４から受けたデューティー比に基づいて昇圧コンバータ１０のパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０のパワートランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。
図４は、モータジェネレータＭＧ２に過回転が発生したときの異常処理に関するフローチャートである。図４を参照して、コンバータ制御部４２は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、および回転センサ５６，５８からのモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて、インバータ２０，３０の入力電圧ＶＭの電圧指令Ｖｃｏｍを演算する（ステップＳ１０）。
そして、異常処理制御部４８は、モータジェネレータＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮ２が予め設定された所定の制限値を超えているか否かを判定する（ステップＳ２０）。異常処理制御部４８は、モータ回転数ＭＲＮ２が制限値を超えたと判定すると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、第２のインバータ制御部４６へ制御信号ＣＴＬ２をＨレベルで出力する。そうすると、第２のインバータ制御部４６は、Ｈレベルの制御信号ＣＴＬ２に応じて、トルク指令値ＴＲ２を零として信号ＰＷＭ２を生成する（ステップＳ３０）。
また、異常処理制御部４８は、モータ回転数ＭＲＮ２が制限値を超えたと判定すると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、コンバータ制御部４２へ制御信号ＣＴＬ１をＨレベルで出力する。そうすると、コンバータ制御部４２は、Ｈレベルの制御信号ＣＴＬ１に応じてインバータ入力電圧ＶＭの電圧指令Ｖｃｏｍを予め設定された所定量だけ低減させる（ステップＳ４０）。そして、コンバータ制御部４２は、その低減した電圧指令Ｖｃｏｍに基づいて昇圧コンバータ１０のパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣを生成し（ステップＳ５０）、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０のパワートランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する（ステップＳ６０）。
一方、ステップＳ２０においてモータ回転数ＭＲＮ２が制限値以下であると判定されると（ステップＳ２０においてＮＯ）、異常処理制御部４８は、コンバータ制御部４２へ制御信号ＣＴＬ１をＬレベルで出力する。そうすると、コンバータ制御部４２は、電圧指令Ｖｃｏｍを低減させることなく、ステップＳ１０において演算された電圧指令Ｖｃｏｍに基づいて信号ＰＷＣを生成し（ステップＳ５０）、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０のパワートランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する（ステップＳ６０）。
図５は、モータジェネレータＭＧ２に過回転が発生したときの動作波形図である。なお、この図５では、比較のため、モータジェネレータＭＧ２の過回転に応じてモータジェネレータＭＧ２のトルク低減制御が行なわれるとき、電圧ＶＭの変動を抑制する制御が全く行なわれない場合（制御無）、および昇圧コンバータ１０の送電方向の切替と同時に昇圧コンバータ１０の昇圧率を下げる場合（従来）の電圧波形が示されている。
図５を参照して、時刻ｔ１において、たとえば変速機ＴＭにおけるクラッチの故障によりモータジェネレータＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮ２が上昇し始めると、それに応じてモータジェネレータＭＧ２のトルクが減少し始める。
時刻ｔ２において、モータ回転数ＭＲＮ２が所定の制限値ＴＨを超えると、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２が零に設定され、モータジェネレータＭＧ２のトルクは急激に零に向かう。そうすると、モータジェネレータＭＧ２の電力消費量が急激に減少するので、バッテリパワー（バッテリＢの入出力電力を示し、正のときは力行（放電）状態を表わし、負のときは回生（充電）状態を表わす。）は、ＢＰ１から次第に減少し、時刻ｔ３を境に負となる（力行状態から回生状態に切替わる。）。そして、バッテリパワーは、時刻ｔ４において極小値ＢＰ２となり、その後、所定の範囲内に制御される。
ここで、図５に示されるように、電圧ＶＭの変動を抑制する制御が全く行なわれない場合（制御無）、電圧ＶＭは、時刻ｔ２以降上昇し、バッテリパワーが極小となる時刻ｔ４において最大となる。すなわち、モータジェネレータＭＧ２の過回転に応じて実行されるトルク低減制御に伴なって電圧ＶＭが急激に上昇し、その結果、インバータ２０，３０の耐電圧を超える過電圧が発生し得る。
一方、昇圧コンバータ１０の送電方向の切替と同時に昇圧コンバータ１０の昇圧率を下げる場合（従来）、昇圧コンバータ１０の送電方向が切替わる時刻ｔ３において、電圧ＶＭの電圧指令ＶｃｏｍがＶ１からＶ２に下げられる。これにより、時刻ｔ３において電圧ＶＭは低下し、電圧ＶＭの変動を抑制する制御が全く行なわれない場合（制御無）に比べて電圧ＶＭの上昇幅は抑制される。
しかしながら、モータジェネレータＭＧ２のトルクが急激に低下し始めた時刻ｔ２から昇圧コンバータ１０の送電方向が切替わる時刻ｔ３までの間は、電圧ＶＭは上昇する。すなわち、電圧ＶＭの変動を抑制可能な従来手法によっても、モータジェネレータＭＧ２の過回転に応じて実行されるトルク低減制御に伴なって電圧ＶＭは上昇し、その結果、インバータ２０，３０の耐電圧を超える過電圧が発生し得る。
これに対して、この発明による実施の形態１では、時刻ｔ２においてモータ回転数ＭＲＮ２が所定の制限値ＴＨを超えると、それに応じて電圧ＶＭの電圧指令ＶｃｏｍをＶ１からそのＶ１よりも所定量低いＶ２に直ちに下げる。これにより、時刻ｔ２において電圧ＶＭは低下し、電圧ＶＭが極大となる時刻ｔ４においても、インバータ２０，３０の耐電圧を超える過電圧まで電圧ＶＭが上昇することはない。
以上のように、この実施の形態１によれば、モータジェネレータＭＧ２が過回転になると、モータジェネレータＭＧ２のトルクを急激に低減するので、モータジェネレータＭＧ２が保護される。そして、モータジェネレータＭＧ２の過回転を検出すると、直ちに昇圧コンバータ１０の昇圧率を低減させるので、モータジェネレータＭＧ２のトルク低減制御に伴なって発生し得る電源ラインＰＬ２の過電圧を防止することができる。
なお、上記においては、ＥＣＵ４０は、モータ回転数ＭＲＮ２が所定の制限値を超えたと判定すると、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２を零に設定するトルク低減制御を実行するとともに、昇圧コンバータ１０の昇圧率を低減するように昇圧コンバータ１０を制御するものとしたが、昇圧コンバータ１０の昇圧率を低減するモータ回転数ＭＲＮ２の制限値は、トルク低減制御を実行する所定の制限値よりも小さい値に設定してもよい。すなわち、ＥＣＵ４０は、モータ回転数ＭＲＮ２の所定の制限値に基づいて、モータジェネレータＭＧ２のトルク低減制御を実行し、所定の制限値以下の所定の準制限値に基づいて、昇圧コンバータ１０の昇圧率を低減する制御を実行するようにしてもよい。これにより、過電圧の発生をより確実に防止することができる。
［実施の形態２］
モータジェネレータＭＧ２の過回転が発生し、それに応じてモータジェネレータＭＧ２のトルク低減制御が実行されても、モータジェネレータＭＧ１が停止中または力行動作中であれば、モータジェネレータＭＧ２のトルク低減制御に伴なう電圧ＶＭの上昇は発生しない。そこで、この実施の形態２では、モータジェネレータＭＧ２の過回転が発生したとき、モータジェネレータＭＧ１が停止中または力行動作中であれば、昇圧コンバータ１０の昇圧率を低減させることなく維持する。また、この実施の形態２では、昇圧コンバータ１０の昇圧率を低減するモータ回転数ＭＲＮ２の制限値は、モータジェネレータＭＧ２のトルク低減制御を実行するモータ回転数ＭＲＮ２の制限値よりも低く設定される。これにより、インバータの過電圧からの保護の万全を図る。
再び図１，図２を参照して、この実施の形態２による負荷駆動装置を搭載したハイブリッド自動車１００Ａは、実施の形態１におけるハイブリッド自動車１００の構成において、ＥＣＵ４０に代えてＥＣＵ４０Ａを備える。そして、ＥＣＵ４０Ａは、実施の形態１におけるＥＣＵ４０の構成において、異常処理制御部４８に代えて異常処理制御部４８Ａを含む。
異常処理制御部４８Ａは、回転センサ５８からのモータ回転数ＭＲＮ２を受け、その受けたモータ回転数ＭＲＮ２を予め設定された準制限値と比較する。また、異常処理制御部４８Ａは、モータジェネレータＭＧ１が回生発電中であるか否かを示す信号ＲＥＧに基づいて、モータジェネレータＭＧ１が停止中または力行動作中であるか否かを判定する。すなわち、異常処理制御部４８Ａは、信号ＲＥＧがＬレベルのとき、モータジェネレータＭＧ１は回生動作中ではなく、停止中または力行動作中であると判定する。そして、異常処理制御部４８Ａは、モータジェネレータＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮ２が準制限値を超えたときにモータジェネレータＭＧ１が停止中または力行動作中のとき、コンバータ制御部４２へ制御信号ＣＴＬ１をＬレベルで出力する。
また、異常処理制御部４８Ａは、回転センサ５８からのモータ回転数ＭＲＮ２を予め設定された制限値と比較する。そして、異常処理制御部４８Ａは、モータ回転数ＭＲＮ２が制限値を超えていると、モータジェネレータＭＧ２のトルクを零にするため、第２のインバータ制御部４６へ制御信号ＣＴＬ２をＨレベルで出力する。
なお、上記において、準制限値は、制限値よりも低く設定される。これにより、モータジェネレータＭＧ２のトルクが急激に低減される前に昇圧コンバータ１０の昇圧率が低減されるので、モータジェネレータＭＧ２のトルク低減制御に伴なって発生し得る電源ラインＰＬ２の過電圧を完全に排除することができる。
図６は、この発明の実施の形態２においてモータジェネレータＭＧ２に過回転が発生したときの異常処理に関するフローチャートである。図６を参照して、コンバータ制御部４２Ａは、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、および回転センサ５６，５８からのモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて、インバータ２０，３０の入力電圧ＶＭの電圧指令Ｖｃｏｍを演算する（ステップＳ１１０）。
そして、異常処理制御部４８Ａは、モータジェネレータＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮ２が予め設定された準制限値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。モータ回転数ＭＲＮ２が準制限値以下であると判定されると（ステップＳ１２０においてＮＯ）、後述のステップＳ１５０へ処理が移行する。
ステップＳ１２０においてモータ回転数ＭＲＮ２が準制限値を超えたと判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、異常処理制御部４８Ａは、信号ＲＥＧに基づいてモータジェネレータＭＧ１が停止中または力行動作中であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。モータジェネレータＭＧ１が停止中または力行動作中でない、すなわち回生発電中であると判定されると（ステップＳ１３０においてＮＯ）、異常処理制御部４８Ａは、コンバータ制御部４２へ制御信号ＣＴＬ１をＨレベルで出力する。そうすると、コンバータ制御部４２は、Ｈレベルの制御信号ＣＴＬ１に応じてインバータ入力電圧ＶＭの電圧指令Ｖｃｏｍを所定量だけ低減させる（ステップＳ１４０）。
一方、ステップＳ１３０においてモータジェネレータＭＧ１が停止中または力行動作中であると判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、上記のステップＳ１４０が回避され、後述のステップＳ１５０へ処理が移行する。したがって、モータジェネレータＭＧ１が停止中または力行動作中のときは、インバータ入力電圧ＶＭの電圧指令Ｖｃｏｍは、低減されることなく、ステップＳ１１０において演算された電圧指令Ｖｃｏｍに維持される。
そして、コンバータ制御部４２は、ステップＳ１１０において演算された電圧指令ＶｃｏｍまたはステップＳ１４０において低減された電圧指令Ｖｃｏｍに基づいて、昇圧コンバータ１０のパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣを生成し（ステップＳ１５０）、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０のパワートランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する（ステップＳ１６０）。
次いで、異常処理制御部４８Ａは、モータジェネレータＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮ２が準制限値よりも大きい制限値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１７０）。異常処理制御部４８Ａは、モータ回転数ＭＲＮ２が制限値を超えたと判定すると（ステップＳ１７０においてＹＥＳ）、第２のインバータ制御部４６へ制御信号ＣＴＬ２をＨレベルで出力する。そうすると、第２のインバータ制御部４６は、Ｈレベルの制御信号ＣＴＬ２に応じて、トルク指令値ＴＲ２を零として信号ＰＷＭ２を生成する。一方、ステップＳ１７０においてモータ回転数ＭＲＮ２が制限値以下であると判定されると（ステップＳ１７０においてＮＯ）、一連の処理が終了する。
以上のように、この実施の形態２によれば、モータジェネレータＭＧ１が停止中または力行動作中のときは、昇圧コンバータ１０の昇圧率を低減させない。すなわち、モータジェネレータＭＧ１が停止中または力行動作中のときは、電源ラインＰＬ２の電圧上昇は発生しないので、昇圧コンバータ１０の昇圧率は維持される。したがって、電源ラインＰＬ２の不必要な電圧変動が抑制される。
また、モータジェネレータＭＧ２のトルク低減制御の実行前に予め昇圧コンバータ１０の昇圧率を低減するようにしたので、電源ラインＰＬ２の過電圧を完全に排除することができる。したがって、インバータを過電圧から万全に保護することができる。
［実施の形態３］
モータジェネレータＭＧ２の過回転が発生し、それに応じてモータジェネレータＭＧ２のトルク低減制御が実行されても、トルク低減制御実行直前におけるモータジェネレータＭＧ２の消費電力が小さいときは、モータジェネレータＭＧ２のトルク低減に伴なう電圧ＶＭの上昇は小さい。そこで、この実施の形態３では、モータジェネレータＭＧ２の過回転が発生したとき、モータジェネレータＭＧ２の消費電力が予め設定されたしきい値を上回っている場合に限り、昇圧コンバータ１０の昇圧率を低減させる。
実施の形態３による負荷駆動装置を搭載したハイブリッド自動車１００Ｂは、図１に示した実施の形態１におけるハイブリッド自動車１００の構成において、ＥＣＵ４０に代えてＥＣＵ４０Ｂを備える。
図７は、この発明の実施の形態３におけるＥＣＵ４０Ｂの機能ブロック図である。図７を参照して、ＥＣＵ４０Ｂは、実施の形態２におけるＥＣＵ４０Ａの構成において、異常処理制御部４８Ａに代えて異常処理制御部４８Ｂを含む。
異常処理制御部４８Ｂは、回転センサ５８からのモータ回転数ＭＲＮ２を予め設定された準制限値と比較する。また、異常処理制御部４８Ｂは、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ２に基づいてモータジェネレータＭＧ２の消費電力を算出し、その算出したモータジェネレータＭＧ２の消費電力を予め設定されたしきい値と比較する。そして、異常処理制御部４８Ｂは、モータジェネレータＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮ２が準制限値を超えたときにモータジェネレータＭＧ２の消費電力がしきい値を超えている場合、昇圧コンバータ１０の昇圧率の低減を指示するＨレベルの制御信号ＣＴＬ１をコンバータ制御部４２へ出力する。言い換えると、異常処理制御部４８Ｂは、モータジェネレータＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮ２が準制限値を超えたときにモータジェネレータＭＧ２の消費電力がしきい値以下の場合、コンバータ制御部４２へ制御信号ＣＴＬ１をＬレベルで出力する。
なお、昇圧コンバータ１０に昇圧率の低減を指示するか否かを判定する基準となるモータジェネレータＭＧ２の消費電力のしきい値は、モータジェネレータＭＧ２のトルク低減制御に伴ない電源ラインＰＬ２に過電圧が発生するか否かの観点から決定される。
なお、異常処理制御部４８Ｂのその他の機能は、実施の形態２において説明した異常処理制御部４８Ａと同じである。
図８は、この発明の実施の形態３においてモータジェネレータＭＧ２に過回転が発生したときの異常処理に関するフローチャートである。図８を参照して、このフローチャートに示される処理は、図６に示した一連の処理において、ステップＳ１２５をさらに含む。すなわち、ステップＳ１２０においてモータジェネレータＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮ２が準制限値を超えたと判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、異常処理制御部４８Ｂは、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ２に基づいてモータジェネレータＭＧ２の消費電力を推定し、モータジェネレータＭＧ２の消費電力が予め設定されたしきい値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１２５）。
異常処理制御部４８Ｂは、モータジェネレータＭＧ２の消費電力がしきい値以下であると判定すると（ステップＳ１２５においてＮＯ）、ステップＳ１５０へ処理を進める。したがって、この場合は、ステップＳ１４０における処理は実行されないので、インバータ入力電圧ＶＭの電圧指令Ｖｃｏｍは低減されずに維持される。
一方、ステップＳ１２５においてモータジェネレータＭＧ２の消費電力がしきい値を上回っていると判定されると（ステップＳ１２５においてＹＥＳ）、ステップＳ１３０へ処理が移行する。したがって、この場合は、ステップＳ１３０においてモータジェネレータＭＧ１が回生発電中であると判定されると、インバータ入力電圧ＶＭの電圧指令Ｖｃｏｍが低減される（ステップＳ１４０）。
図９は、モータジェネレータＭＧ２に過回転が発生したときの動作波形図である。なお、この図９では、モータジェネレータＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮ２の準制限値が制限値と同じ場合について説明される。図９を参照して、時刻ｔ１において、たとえば変速機ＴＭにおけるクラッチの故障によりモータジェネレータＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮ２が上昇し始めると、それに応じてモータジェネレータＭＧ２のトルクが減少し始める。
時刻ｔ２において、モータ回転数ＭＲＮ２が所定の制限値ＴＨを超えると、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２が零に設定され、モータジェネレータＭＧ２のトルクは急激に零に向かう。
ここで、モータジェネレータＭＧ２のトルクを急激に低減させると電源ラインＰＬ２の電圧ＶＭが上昇するところ、時刻ｔ２におけるモータジェネレータＭＧ２の消費電力（ＭＧ２パワー）は予め設定されたしきい値ＴＨ（Ｐ）よりも小さいので、電圧ＶＭの上昇量は少ないと判断されて電圧指令ＶｃｏｍはＶ１に維持される。
そして、時刻ｔ２後、モータジェネレータＭＧ２のトルクが急激に零となったことに伴ない電圧ＶＭは上昇するが、時刻ｔ２においてモータジェネレータＭＧ２のトルクが低減されるときのモータジェネレータＭＧ２の消費電力が小さいので、インバータ２０，３０の耐電圧を超えるような過電圧まで電圧ＶＭが上昇することはない。
以上のように、この実施の形態３においては、モータジェネレータＭＧ２に過回転が発生したとき、モータジェネレータＭＧ２の消費電力が予め設定されたしきい値を上回っている場合に限り、昇圧コンバータ１０の昇圧率を低減させる。すなわち、モータジェネレータＭＧ２に過回転が発生し、モータジェネレータＭＧ２のトルク制限制御が実行されても、モータジェネレータＭＧ２の消費電力がしきい値以下の場合は電源ラインＰＬ２において過電圧に至る電圧上昇は発生しないので、昇圧コンバータ１０の昇圧率は維持される。したがって、この実施の形態３によれば、電源ラインＰＬ２の電圧レベルが無用に変動するのを防止することができる。
［実施の形態３の変形例１］
モータジェネレータＭＧ２の過回転が発生したとき、モータジェネレータＭＧ２のトルクが予め設定されたしきい値を上回っている場合に限り、昇圧コンバータ１０の昇圧率を低減させるようにしてもよい。
図１０は、この発明の実施の形態３の変形例１においてモータジェネレータＭＧ２に過回転が発生したときの異常処理に関するフローチャートである。図１０を参照して、このフローチャートに示される処理は、図８に示した一連の処理において、ステップＳ１２５に代えてステップＳ１２６を含む。すなわち、ステップＳ１２０においてモータジェネレータＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮ２が準制限値を超えたと判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、異常処理制御部４８Ｂは、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２が予め設定されたしきい値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１２６）。
そして、ステップＳ１２６においてモータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２がしきい値を上回っていると判定されると（ステップＳ１２６においてＹＥＳ）、ステップＳ１３０へ処理が移行し、ステップＳ１２６においてモータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２がしきい値以下であると判定されると（ステップＳ１２６においてＮＯ）、ステップＳ１４０が回避されてステップＳ１５０へ処理が移行する。
すなわち、モータジェネレータＭＧ２に過回転が発生し、モータジェネレータＭＧ２のトルク制限制御が実行されても、モータジェネレータＭＧ２のトルクがしきい値以下の場合は電源ラインＰＬ２において過電圧に至る電圧上昇は発生しないので、昇圧コンバータ１０の昇圧率は維持される。したがって、この実施の形態３の変形例１によっても、電源ラインＰＬ２の電圧レベルが無用に変動するのを防止することができる。
なお、昇圧コンバータ１０に昇圧率の低減を指示するか否かを判定する基準となるモータジェネレータＭＧ２のトルクのしきい値は、モータジェネレータＭＧ２のトルク低減制御に伴ない電源ラインＰＬ２に過電圧が発生するか否かの観点から決定される。
なお、上記においては、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２をしきい値と比較したが、トルクセンサによってモータジェネレータＭＧ２のトルクを検出し、またはモータジェネレータＭＧ２のモータ電流からモータジェネレータＭＧ２のトルクを算出し、その検出または算出されたモータジェネレータＭＧ２のトルク実績をしきい値と比較してもよい。
［実施の形態３の変形例２］
モータジェネレータＭＧ２の過回転が発生したとき、モータジェネレータＭＧ２のモータ電流ＭＣＲＴ２が予め設定されたしきい値を上回っている場合に限り、昇圧コンバータ１０の昇圧率を低減させるようにしてもよい。
図１１は、この発明の実施の形態３の変形例２においてモータジェネレータＭＧ２に過回転が発生したときの異常処理に関するフローチャートである。図１１を参照して、このフローチャートに示される処理は、図８に示した一連の処理において、ステップＳ１２５に代えてステップＳ１２７を含む。すなわち、ステップＳ１２０においてモータジェネレータＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮ２が準制限値を超えたと判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、異常処理制御部４８Ｂは、モータジェネレータＭＧ２のモータ電流ＭＣＲＴ２が予め設定されたしきい値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１２７）。
そして、ステップＳ１２７においてモータジェネレータＭＧ２のモータ電流ＭＣＲＴ２がしきい値を上回っていると判定されると（ステップＳ１２７においてＹＥＳ）、ステップＳ１３０へ処理が移行し、ステップＳ１２７においてモータジェネレータＭＧ２のモータ電流ＭＣＲＴ２がしきい値以下であると判定されると（ステップＳ１２７においてＮＯ）、ステップＳ１４０が回避されてステップＳ１５０へ処理が移行する。
すなわち、モータジェネレータＭＧ２に過回転が発生し、モータジェネレータＭＧ２のトルク制限制御が実行されても、モータジェネレータＭＧ２に流されている電流がしきい値以下の場合は電源ラインＰＬ２において過電圧に至る電圧上昇は発生しないので、昇圧コンバータ１０の昇圧率は維持される。したがって、この実施の形態３の変形例２によっても、電源ラインＰＬ２の電圧レベルが無用に変動するのを防止することができる。
なお、昇圧コンバータ１０に昇圧率の低減を指示するか否かを判定する基準となるモータジェネレータＭＧ２のモータ電流のしきい値は、モータジェネレータＭＧ２のトルク低減制御に伴ない電源ラインＰＬ２に過電圧が発生するか否かの観点から決定される。
なお、上記の実施の形態３およびその変形例１，２においては、図６に示される実施の形態２における一連の処理にステップＳ１２５，Ｓ１２６またはＳ１２７により実行される処理が追加されるものとしたが、図４に示される実施の形態１における一連の処理にステップＳ１２５，Ｓ１２６またはＳ１２７に相当する処理を追加してもよい。すなわち、図４に示される一連の処理において、ステップＳ２０により実行される処理とステップＳ４０により実行される処理との間にステップＳ１２５，Ｓ１２６またはＳ１２７に相当する処理を追加し、モータジェネレータＭＧ２の消費電力、トルクまたは電流がしきい値以下のときはステップＳ４０を実行せずにステップＳ５０へ処理が進むようにしてもよい。
なお、上記の各実施の形態においては、電圧ＶＭの電圧指令Ｖｃｏｍを現在値から相対的に所定量だけ低下させることによって昇圧コンバータ１０の昇圧率を低減させるものとしたが、電圧指令Ｖｃｏｍを予め設定した所定値に低減させることによって昇圧コンバータ１０の昇圧率を低減させてもよい。
また、上記の各実施の形態においては、ハイブリッド自動車１００，１００Ａ，１００Ｂは、変速機ＴＭを搭載し、変速機ＴＭの故障によりモータジェネレータＭＧ２の過回転が発生するものとしたが、この発明の適用範囲は、変速機ＴＭを搭載しないハイブリッド自動車においても適用可能なものである。すなわち、この発明は、モータジェネレータＭＧ２の過回転の発生原因に拘わらず適用することができる。
また、上記の各実施の形態においては、バッテリＢは、充放電可能な二次電池としたが、燃料電池であってもよい。燃料電池は、たとえば水素などの燃料と酸化剤との化学反応によって発生する化学反応エネルギーから電気エネルギーを得る直流電力発電電池である。また、バッテリＢに代えて大容量のキャパシタを用いてもよい。
なお、上記において、モータジェネレータＭＧ２は、この発明における「第１の回転電機」に対応し、インバータ３０は、この発明における「第１の駆動装置」に対応する。また、モータジェネレータＭＧ１およびインバータ２０は、この発明における「発電手段」に対応する。そして、モータジェネレータＭＧ１は、この発明における「第２の回転電機」に対応し、インバータ２０は、この発明における「第２の駆動装置」に対応する。さらに、昇圧コンバータ１０は、この発明における「昇圧変換器」に対応し、ＥＣＵ４０，４０Ａ，４０Ｂは、この発明における「制御装置」に対応する。また、さらに、駆動輪ＤＷは、この発明における「車輪」に対応し、エンジンＥＮＧは、この発明における「内燃機関」に対応する。
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、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。

Claims (13)

  1. 駆動力を発生する第１の回転電機と、
    第１の電源ラインと前記第１の回転電機との間に配設され、前記第１の電源ラインから電力の供給を受けて前記第１の回転電機を駆動する第１の駆動装置と、
    前記第１の電源ラインに接続され、発電した電力を前記第１の電源ラインに供給する発電手段と、
    直流電源が接続される第２の電源ラインと前記第１の電源ラインとの間に配設され、前記第２の電源ラインの電圧を昇圧して前記第１の電源ラインへ出力する昇圧変換器と、
    前記第１の回転電機の回転数が所定の制限値を超えたとき、前記第１の回転電機の出力が低下するように前記第１の回転電機が発生するトルクの低減を指示する指令を前記第１の駆動装置へ出力する制御手段とを備え、
    前記制御手段は、前記第１の回転電機の回転数が前記所定の制限値以下の所定の準制限値を超えたとき、前記昇圧変換器における昇圧率の低減を指示する指令を前記昇圧変換器へ出力する、負荷駆動装置。
  2. 前記発電手段は、
    発電機能を有する第２の回転電機と、
    前記第１の電源ラインと前記第２の回転電機との間に配設され、前記第２の回転電機を駆動する第２の駆動装置とを含み、
    前記第２の回転電機は、負荷を駆動するための電動機機能をさらに有し、
    前記制御手段は、前記第１の回転電機の回転数が前記所定の準制限値を超えたときに前記第２の回転電機が停止中または力行動作中のとき、前記昇圧変換器における昇圧率の低減を指示する前記指令を前記昇圧変換器へ出力することなく、前記昇圧変換器における昇圧率を維持させる、請求項１に記載の負荷駆動装置。
  3. 前記制御手段は、前記第１の回転電機の回転数が前記所定の制限値を超えたとき、前記第１の回転電機が発生するトルクを零とする指令を前記第１の駆動装置へ出力する、請求項１または請求項２に記載の負荷駆動装置。
  4. 前記制御手段は、前記第１の回転電機の回転数が前記所定の準制限値を超えたときに前記第１の回転電機の消費電力が第１のしきい値を超えている場合、前記昇圧率の低減を指示する指令を前記昇圧変換器へ出力する、請求項１に記載の負荷駆動装置。
  5. 前記制御手段は、前記第１の回転電機の回転数が前記所定の準制限値を超えたときに前記第１の回転電機のトルクが第２のしきい値を超えている場合、前記昇圧率の低減を指示する指令を前記昇圧変換器へ出力する、請求項１に記載の負荷駆動装置。
  6. 前記制御手段は、前記第１の回転電機の回転数が前記所定の準制限値を超えたときに前記第１の回転電機に流されている電流が第３のしきい値を超えている場合、前記昇圧率の低減を指示する指令を前記昇圧変換器へ出力する、請求項１に記載の負荷駆動装置。
  7. 請求項２に記載の負荷駆動装置と、
    前記第１の回転電機が発生する駆動力によって駆動される車輪と、
    前記第２の回転電機に連結可能に配設され、前記第２の回転電機との連結時、必要に応じて前記第２の回転電機に回転力を出力する内燃機関とを備える車両。
  8. 負荷駆動装置における異常処理方法であって、
    前記負荷駆動装置は、
    駆動力を発生する第１の回転電機と、
    第１の電源ラインと前記第１の回転電機との間に配設され、前記第１の電源ラインから電力の供給を受けて前記第１の回転電機を駆動する第１の駆動装置と、
    前記第１の電源ラインに接続され、発電した電力を前記第１の電源ラインに供給する発電手段と、
    直流電源が接続される第２の電源ラインと前記第１の電源ラインとの間に配設され、前記第２の電源ラインの電圧を昇圧して前記第１の電源ラインへ出力する昇圧変換器とを備え、
    前記異常処理方法は、
    前記第１の回転電機の回転数が所定の準制限値を超えたか否かを判定する第１のステップと、
    前記第１の回転電機の回転数が前記所定の準制限値を超えたと判定されたとき、前記昇圧変換器における昇圧率の低減を指示する指令を生成する第２のステップと、
    前記第２のステップにおいて生成された指令に基づいて前記昇圧変換器の昇圧率を制御する第３のステップと、
    前記第１の回転電機の回転数が前記所定の準制限値以上の所定の制限値を超えたか否かを判定する第４のステップと、
    前記第１の回転電機の回転数が前記所定の制限値を超えたと判定されたとき、前記第１の回転電機の出力が低下するように前記第１の回転電機が発生するトルクの低減を指示する指令を生成する第５のステップと、
    前記第５のステップにおいて生成された指令に基づいて前記第１の回転電機のトルクを制御する第６のステップとを含む、異常処理方法。
  9. 前記発電手段は、
    発電機能を有する第２の回転電機と、
    前記第１の電源ラインと前記第２の回転電機との間に配設され、前記第２の回転電機を駆動する第２の駆動装置とを含み、
    前記第２の回転電機は、負荷を駆動するための電動機機能をさらに有し、
    前記異常処理方法は、前記第１のステップにおいて前記第１の回転電機の回転数が前記所定の準制限値を超えたと判定されたとき、前記第２の回転電機が停止中または力行動作中であるか否かを判定し、前記第２の回転電機が停止中または力行動作中であると判定したとき、前記第２および第３のステップを回避する第７のステップをさらに含む、請求項８に記載の異常処理方法。
  10. 前記第５のステップは、前記第４のステップにおいて前記第１の回転電機の回転数が前記所定の制限値を超えたと判定されたとき、前記第１の回転電機が発生するトルクを零とする指令を生成する、請求項８または請求項９に記載の異常処理方法。
  11. 前記第１の回転電機の消費電力が第１のしきい値を超えているか否かを判定する第８のステップをさらに含み、
    前記第２のステップは、前記第１の回転電機の回転数が前記所定の準制限値を超えたと判定されたときに前記第８のステップにおいて前記第１の回転電機の消費電力が前記第１のしきい値を超えていると判定されている場合、前記昇圧率の低減を指示する指令を生成する、請求項８に記載の異常処理方法。
  12. 前記第１の回転電機のトルクが第２のしきい値を超えているか否かを判定する第９のステップをさらに含み、
    前記第２のステップは、前記第１の回転電機の回転数が前記所定の準制限値を超えたと判定されたときに前記第９のステップにおいて前記第１の回転電機のトルクが前記第２のしきい値を超えていると判定されている場合、前記昇圧率の低減を指示する指令を生成する、請求項８に記載の異常処理方法。
  13. 前記第１の回転電機に流されている電流が第３のしきい値を超えているか否かを判定する第１０のステップをさらに含み、
    前記第２のステップは、前記第１の回転電機の回転数が前記所定の準制限値を超えたと判定されたときに前記第１０のステップにおいて前記第１の回転電機に流されている電流が前記第３のしきい値を超えていると判定されている場合、前記昇圧率の低減を指示する指令を生成する、請求項８に記載の異常処理方法。
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