JP5269567B2

JP5269567B2 - 電動機の制御装置及び車両

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Publication number: JP5269567B2
Application number: JP2008308690A
Authority: JP
Inventors: 圭輔漆原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2028-12-03
Also published as: JP2010136502A

Description

本発明は、各相のアームの正極側及び負極側にスイッチング素子が設けられた複数相のインバータ回路を介して直流電源から電力が供給される電動機の制御装置電動機の制御装置及び車両に関する。

ＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）やＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）等の車両には、駆動源としての電動機が設けられている。図１０は、ＥＶやＨＥＶ等の車両に設けられた電動機を駆動するシステムを示すブロック図である。図１０に示すように、ＥＶやＨＥＶ等の車両には、電動機Ｍの他、蓄電器Ｂと、インバータ回路１０と、ＥＣＵ２０とが設けられている。

電動機Ｍは、車両の駆動源であり、例えば３相交流モータである。蓄電器Ｂは、直流電源であって、インバータ回路１０を介して電動機Ｍに電力を供給する。なお、蓄電器Ｂの出力電圧は高電圧（例えば１００〜２００Ｖ）である。インバータ回路１０は、蓄電器Ｂからの直流電力を３相交流電力に変換する。ＥＣＵ２０は、インバータ回路１０の動作を制御する。

図１０に示すように、インバータ回路１０では、電動機Ｍの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対応するアーム１ｕ，１ｖ，１ｗが、電源端子２ａ，２ｂの間で平滑コンデンサＣと並列に接続されている。アーム１ｕ，１ｖ，１ｗの各中点は、電動機１のＵ相電機子Ａｕ、Ｖ相電機子Ａｖ、Ｗ相電機子Ａｗにそれぞれ接続されている。

各アームの正極側及び負極側には、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子と、各スイッチング素子に並列接続された還流ダイオードとから構成されたスイッチ部が設けられている。例えば、各アームの正極側には、スイッチング素子３ａと還流ダイオード４ａとから構成されたスイッチ部５ａが設けられ、各アームの負極側には、スイッチング素子３ｂと還流ダイオード４ｂとから構成されたスイッチ部５ｂが設けられている。各アームの正極側に設けられたスイッチング素子３ａのコレクタ及び還流ダイオード４ａのカソードは、正極側の電源端子２ａに接続されている。一方、各アームの負極側に設けられたスイッチング素子３ｂのエミッタ及び還流ダイオード４ｂのアノードは、負極側の電源端子２ｂに接続されている。

各スイッチング素子は、ＥＣＵ２０からの制御信号によってオンオフ制御される。各スイッチング素子のゲート端子にはゲート抵抗Ｒが接続されており、ＥＣＵ２０からの制御信号はゲート抵抗Ｒを介してゲート端子に入力される。

なお、ゲート抵抗の抵抗値が大きいほど、スイッチング素子のスイッチング速度は遅くなる。このため、ゲート抵抗の抵抗値が増大する故障が発生するとスイッチング損失が大きくなり、スイッチング素子の温度が上昇する。その結果、スイッチング素子は熱暴走して短絡故障に至る。さらに、短絡故障したスイッチング素子を含むインバータ回路を使用し続けると、通常よりも大きな電流が流れるため電動機や３相線等の破損に至る。したがって、特許文献１に記載の発明では、インバータ回路に短絡故障が発生した際に電動機や３相線等の不具合の発生を防ぐため、インバータ回路に大電流が流れるのを防止している。

特開２００８−２２００４５号公報

特許文献１に記載の発明では、インバータ回路に短絡故障が発生した後の対応策として、インバータ回路に大電流が流れるのを防止することによって電動機や３相線等の不具合の発生を防いでいる。しかし、インバータ回路の短絡故障を未然に防止できればなお良い。

なお、インバータ回路の短絡故障を事前に防ぐ方法の一つとして、各スイッチング素子に温度センサを設け、検出された温度に基づいて、スイッチング素子が短絡故障に至るまでの間にインバータ回路の動作を停止するといった方法が考えられる。しかし、ゲート抵抗の故障によるスイッチング損失の増加の程度によっては、スイッチング素子の温度は急激に上昇する。このような場合、インバータ回路の動作を停止する前にスイッチング素子が短絡故障してしまう可能性がある。

さらに、当該方法を利用するためには、各アームの正極側及び負極側に設けられた全てのスイッチング素子に対して温度センサを設ける必要がある。しかし、正極側の各スイッチング素子に温度センサを設けると、各相に独立した電源及び絶縁等が必要になる。これは大幅なコスト増を招くため望ましくない。負極側の各スイッチング素子のみに温度センサを設けても、温度センサが設けられていない正極側のスイッチング素子のゲート抵抗が故障したときにはインバータ回路の動作は停止されない。その結果、インバータ回路は短絡故障してしまう。

本発明の目的は、ゲート抵抗の故障に起因するインバータ回路の短絡故障を未然に防止する電動機の制御装置及び車両を提供することである。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の電動機（例えば、実施の形態での電動機１０５）の制御装置は、各相のアーム（例えば、実施の形態でのアーム１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ）の正極側及び負極側にスイッチング素子（例えば、実施の形態でのスイッチング素子１３ａ，１３ｂ）が設けられた複数相のインバータ回路（例えば、実施の形態でのインバータ回路１０３）を介して直流電源（例えば、実施の形態での蓄電器１０１）から電力が供給される電動機の制御装置であって、前記インバータ回路は、並列接続された同じ抵抗値の複数の抵抗から構成され、前記スイッチング素子の各ゲート部に接続されたゲート抵抗部（例えば、実施の形態でのゲート抵抗部ＣＲａ，ＣＲｂ）を有し、当該制御装置は、前記ゲート抵抗部の故障を検出するゲート抵抗故障検出部（例えば、実施の形態での温度センサＳｔ及びインバータＥＣＵ１０９）と、前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記電動機の動作を制限する制御部（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ１１７）と、を備えたことを特徴としている。

さらに、請求項２に記載の発明の電動機の制御装置では、前記制御部は、前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記電動機の出力を制限することを特徴としている。

さらに、請求項３に記載の発明の電動機の制御装置では、前記制御部は、前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記電動機の出力トルクを制限することを特徴としている。

さらに、請求項４に記載の発明の電動機の制御装置では、前記制御部は、前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記直流電源から前記インバータ回路を介して前記電動機に供給される電力を制限することを特徴としている。

さらに、請求項５に記載の発明の電動機の制御装置では、前記制御部は、前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記インバータ回路が有する前記スイッチング素子を制御して、前記直流電力から前記電動機への電力の供給経路を遮断することを特徴としている。

さらに、請求項６に記載の発明の電動機の制御装置では、前記ゲート抵抗故障検出部は、前記スイッチング素子の内、少なくとも前記負極側に設けられたスイッチング素子の各温度を検出する温度検出部（例えば、実施の形態での温度センサＳｔ）と、前記温度検出部によって検出された温度の内、少なくとも１つの温度が所定値以上であれば、前記ゲート抵抗部の故障と判断する故障判断部（例えば、実施の形態でのインバータＥＣＵ１０９）と、を有することを特徴としている。

さらに、請求項７に記載の発明の電動機の制御装置では、前記ゲート抵抗故障検出部は、前記スイッチング素子の内、少なくとも前記負極側に設けられたスイッチング素子のゲート部に接続された前記ゲート抵抗部（例えば、実施の形態でのゲート抵抗部ＣＲｂ）の故障を検出し、前記正極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部（例えば、実施の形態でのゲート抵抗部ＣＲａ）を構成する抵抗の数は、前記負極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部（例えば、実施の形態でのゲート抵抗部ＣＲｂ）を構成する抵抗の数よりも多く、前記正極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部（例えば、実施の形態でのゲート抵抗部ＣＲａ）の合成抵抗値は、前記負極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部（例えば、実施の形態でのゲート抵抗部ＣＲｂ）の合成抵抗値と同じであることを特徴としている。

さらに、請求項８に記載の発明の電動機の制御装置では、前記ゲート抵抗故障検出部は、前記スイッチング素子の内、少なくとも前記負極側に設けられたスイッチング素子のゲート部に接続された前記ゲート抵抗部（例えば、実施の形態でのゲート抵抗部ＣＲｂ）の故障を検出し、前記正極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部（例えば、実施の形態でのゲート抵抗部ＣＲａ）を構成する抵抗の数は、前記負極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部（例えば、実施の形態でのゲート抵抗部ＣＲｂ）を構成する抵抗の数と同じであり、前記正極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部（例えば、実施の形態でのゲート抵抗部ＣＲａ）の合成抵抗値は、前記負極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部（例えば、実施の形態でのゲート抵抗部ＣＲｂ）の合成抵抗値よりも小さいことを特徴としている。

さらに、請求項９に記載の発明の車両では、各相のアーム（例えば、実施の形態でのアーム１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ）の正極側及び負極側にスイッチング素子（例えば、実施の形態でのスイッチング素子１３ａ，１３ｂ）が設けられた複数相のインバータ回路（例えば、実施の形態でのインバータ回路１０３）を介して直流電源（例えば、実施の形態での蓄電器１０１）から電力が供給される電動機（例えば、実施の形態での電動機１０５）及び内燃機関（例えば、実施の形態での内燃機関１０７）の少なくとも一方からの動力によって走行する車両であって、前記インバータ回路は、並列接続された同じ抵抗値の複数の抵抗から構成され、前記スイッチング素子の各ゲート部に接続されたゲート抵抗部（例えば、実施の形態でのゲート抵抗部ＣＲａ，ＣＲｂ）を有し、当該車両は、前記ゲート抵抗部の故障を検出するゲート抵抗故障検出部（例えば、実施の形態での温度センサＳｔ及びインバータＥＣＵ１０９）と、前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記電動機の動作を制限する制御部（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ１１７）と、前記車両に対する要求駆動力を前記電動機及び前記内燃機関の少なくともいずれか１つが出力する際の駆動力の配分比を決定する配分比決定部（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ１１７）と、を備え、前記配分比決定部は、前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記制御部による前記電動機の動作の制限のために前記電動機からは得られない駆動力を前記内燃機関が出力するよう前記配分比を決定することを特徴としている。

さらに、請求項１０に記載の発明の車両では、前記車両が停車中にアイドル回転を停止するよう前記内燃機関を制御するアイドルストップ制御部（例えば、実施の形態でのアイドルストップ制御部１１１）を備え、前記アイドルストップ制御部は、前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記車両が停車中であってもアイドル回転を行うよう前記内燃機関を制御することを特徴としている。

請求項１〜１０に記載の発明の電動機の制御装置及び車両によれば、ゲート抵抗の故障に起因するインバータ回路の短絡故障を未然に防止することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は、電動機及び内燃機関を備え、車両の走行状態及び要求駆動力に応じて電動機及び／又は内燃機関の駆動力によって走行する。図１は、ＨＥＶの動力系及び電源系に関する構成を示すブロック図である。図１に示すＨＥＶでは、電動機(MOT)１０５及び／又は内燃機関(ENG)１０７からの駆動力がギアボックス１１５及び駆動軸１２７を介して駆動輪１２９に伝達される。なお、内燃機関(ENG)１０７からの駆動力は、クラッチ１１３の状態に応じて駆動輪１２９に伝達される。すなわち、クラッチ１１３が切断状態であれば、内燃機関１０７からの駆動力は駆動輪１２９に伝達されず、クラッチ１１３が接続状態であれば、内燃機関１０７からの駆動力は駆動輪１２９に伝達される。

マネジメントＥＣＵ１１７は、要求駆動力に対する電動機１０５及び内燃機関１０７がそれぞれ出力する各駆動力の割合、すなわち配分比を決定する。なお、要求駆動力は、車速やアクセルペダル（ＡＰ）開度等の情報に基づいてマネジメントＥＣＵ１１７によって算出される。マネジメントＥＣＵ１１７は、決定した配分比に基づいて、電動機１０５を制御するモータＥＣＵ１１９及び内燃機関１０７を制御するエンジンＥＣＵ１２１のそれぞれに指示を出力する。

図２は、図１に示した車両に設けられた電動機を駆動する電源系のみを示すブロック図である。電動機１０５は、例えば３相交流モータである。蓄電器(BATT)１０１は、直流電源であって、インバータ回路(INV)１０３を介して電動機１０５に電力を供給する。なお、蓄電器１０１の出力電圧は高電圧（例えば１００〜２００Ｖ）である。インバータ回路１０３は、蓄電器Ｂからの直流電力を３相交流電力に変換する。インバータＥＣＵ(INV ECU)１０９は、インバータ回路１０３の動作を制御する。

図２に示すように、インバータ回路１０３では、電動機１０５の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対応するアーム１１ｕ，１１ｖ，１１ｗが、電源端子１２ａ，１２ｂの間で平滑コンデンサＣと並列に接続されている。アーム１１ｕ，１１ｖ，１１ｗの各中点は、電動機１０５のＵ相電機子Ａｕ、Ｖ相電機子Ａｖ、Ｗ相電機子Ａｗにそれぞれ接続されている。

各アームの正極側及び負極側には、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子と、各スイッチング素子に並列接続された還流ダイオードとから構成されたスイッチ部が設けられている。例えば、各アームの正極側には、スイッチング素子１３ａと還流ダイオード１４ａとから構成されたスイッチ部１５ａが設けられ、各アームの負極側には、スイッチング素子１３ｂと還流ダイオード１４ｂとから構成されたスイッチ部１５ｂが設けられている。各アームの正極側に設けられたスイッチング素子１３ａのコレクタ及び還流ダイオード１４ａのカソードは、正極側の電源端子１２ａに接続されている。一方、各アームの負極側に設けられたスイッチング素子１３ｂのエミッタ及び還流ダイオード１４ｂのアノードは、負極側の電源端子１２ｂに接続されている。

各スイッチング素子は、インバータＥＣＵ１０９からの制御信号によってオンオフ制御される。各スイッチング素子のゲート端子にはゲート抵抗部が接続されており、インバータＥＣＵ１０９からの制御信号はゲート抵抗部を介してゲート端子に入力される。なお、本実施形態では、正極側に設けられたスイッチング素子１３ａのゲート部にはゲート抵抗部ＣＲａが接続されており、負極側に設けられたスイッチング素子１３ｂのゲート部にはゲート抵抗部ＣＲｂが接続されている。

ゲート抵抗部ＣＲａは、並列接続された３つの抵抗から構成されている。また、ゲート抵抗部ＣＲｂは、並列接続された２つの抵抗から構成されている。但し、各ゲート抵抗部の合成抵抗値は同じである。したがって、例えば、ゲート抵抗部ＣＲａは、３０Ωの３つの抵抗から構成されており、ゲート抵抗部ＣＲｂは、２０Ωの２つの抵抗から構成されている。このため、どちらのゲート抵抗部の合成抵抗値も１０Ωである。

図３は、インバータ回路に設けられるスイッチ部とゲート抵抗（ａ）及びその等価回路（ｂ）を示す図である。図３（ｂ）に示したように、スイッチ部とゲート抵抗の等価回路は、スイッチ部の寄生容量とゲート抵抗の直列回路として表される。図４は、本実施形態のインバータ回路１０３に設けられるスイッチ部１５ａとゲート抵抗部ＣＲａの等価回路（ａ）、及びスイッチ部１５ｂとゲート抵抗部ＣＲｂの等価回路（ｂ）を示す図である。

図３に示すゲート抵抗の抵抗値が１０Ωである場合、当該ゲート抵抗が故障して抵抗値が１ｋΩに増大すると、スイッチ部のスイッチング速度は約１／１００倍に低下する。このとき、過大なスイッチング損失が発生するため、スイッチング素子を含むスイッチ部の温度は短時間で急激に上昇する。その結果、スイッチング素子は熱暴走して、スイッチ部は短絡故障に至る。

一方、図４に示したように複数の抵抗が並列接続されたゲート抵抗部ＣＲａ，ＣＲｂの場合、複数の抵抗の内、いずれか１つの抵抗が故障して抵抗値が増大しても、ゲート抵抗部の合成抵抗値は大幅には変化しない。例えば、ゲート抵抗部ＣＲａを構成する３０Ωの３つの抵抗の内、１つの抵抗が故障して抵抗値が１ｋΩに増大しても、１０Ωだったゲート抵抗部ＣＲａの合成抵抗値は、（１／３０＋１／３０＋１／１０００）^−１≒１５Ωとなる。このため、スイッチ部１５ａのスイッチング速度は約２／３倍に低下するに留まる。また、ゲート抵抗部ＣＲｂを構成する２０Ωの２つの抵抗の一方の抵抗が故障して抵抗値が１ｋΩに増大しても、１０Ωだったゲート抵抗部ＣＲｂの合成抵抗値は、（１／２０＋１／１０００）^−１≒２０Ωとなる。このため、スイッチ部１５ｂのスイッチング速度は約１／２倍に低下するに留まる。

このように、本実施形態のスイッチング素子には、並列接続された複数の抵抗から構成されたゲート抵抗部ＣＲａ，ＣＲｂが接続されている。したがって、一部の抵抗が故障して抵抗値が過剰に増大しても、ゲート抵抗部の合成抵抗値の増加は大きくはないため、スイッチング損失は過大には増加しない。その結果、図５に実線で示すように、スイッチング素子を含むスイッチ部の温度は、図５に点線で示した図３のゲート抵抗が故障した場合と比較して、徐々に上昇する。

本実施形態のインバータ回路１０３には、各アームの負極側に設けられた各スイッチング素子１３ｂの温度を検出する温度センサＳｔが設けられている。温度センサＳｔによって検出された温度を示す信号は、インバータＥＣＵ１０９に送られる。インバータＥＣＵ１０９は、温度センサＳｔから送られた信号の内、各信号が示す温度の少なくとも１つが閾値Ｔｔｈ以上であれば、インバータ回路１０３にゲート抵抗の故障が発生したと判断する。

インバータ回路１０３にゲート抵抗の故障が発生したとインバータＥＣＵ１０９が判断すると、マネジメントＥＣＵ１１７は、電動機１０５の動作を制限する。当該制限は、電動機１０５に設定される許可された最大出力（以下、単に「最大出力」という）若しくは最大出力トルク、又はインバータ回路１０３を介して蓄電器１０１から電動機１０５に供給する電力を低減することによって実現される。

図６は、スイッチング素子１３ｂの温度が閾値Ｔｔｈ以上となったために制限された電動機１０５の最大出力を示す図である。図６に示すように、スイッチング素子１３ｂの温度が閾値Ｔｔｈ以上であるとインバータ回路１０３が判断すると、マネジメントＥＣＵ１１７は、電動機１０５の最大出力を、通常の最大出力（Pmot）から一定値（Pmot(p/s)）低下させた値（Pmot(lim)）に変更する。

図６は電動機１０５の最大出力を制限する場合について示すが、電動機１０５の最大出力トルク又は電動機１０５に供給する電力を制限する場合も同様である。なお、最大出力トルクの制限を図７に示す。また、マネジメントＥＣＵ１１７によるスイッチング素子の温度に応じた電動機１０５の最大出力等の制限には、図８に示すように、ヒステリシスを設ける。

上記説明したように、マネジメントＥＣＵ１１７が電動機１０５の最大出力を制限すると、内燃機関１０７及び電動機１０５の配分比に応じた２つの出力の合計が要求駆動力を下回る場合が生じ得る。このとき、マネジメントＥＣＵ１１７は、当該制限のために電動機１０５からは得られない駆動力を内燃機関１０７が出力するよう配分比を変更する。例えば、マネジメントＥＣＵ１１７は、電動機１０５が出力しない図６に示した一定値（Pmot(p/s)）を内燃機関１０７が補足的に出力するよう配分比を変更する。

なお、マネジメントＥＣＵ１１７は、電動機１０５の動作を完全に制限しても良い。すなわち、マネジメントＥＣＵ１１７は、電動機１０５に要求する出力を０に設定しても良い。この場合、マネジメントＥＣＵ１１７は、インバータＥＣＵ１０９に蓄電器１０１から電動機１０５への電力の供給経路を遮断するよう指示する。当該指示を受け取ったインバータＥＣＵ１０９は、全てのスイッチング素子１３ａ，１３ｂを開くようインバータ回路１０３を制御する。このとき、電動機１０５からは駆動力が全く得られないため、マネジメントＥＣＵ１１７は、車両に要求された全ての駆動力を内燃機関１０７のみが出力するよう制御する。

また、マネジメントＥＣＵ１１７内には、車両が停止中にアイドル回転を停止するよう内燃機関１０７を制御するアイドルストップ制御部(IS Cont.)１１１が設けられている。車両が停止中、通常はアイドルストップ制御部１１１によってエンジンＥＣＵ１２１が制御されて、内燃機関１０７のアイドル運転が禁止される。しかし、マネジメントＥＣＵ１１７が電動機１０５の動作を制限したとき、マネジメントＥＣＵ１１７は、アイドルストップ制御部１１１の動作を禁止する。したがって、内燃機関１０７は、車両が停止中にアイドル回転を行う。

以上説明したように、本実施形態の車両によれば、インバータ回路１０３に設けられた各スイッチング素子のゲート端子に、並列接続された複数の抵抗から構成されたゲート抵抗部ＣＲａ，ＣＲｂが設けられている。このため、ゲート抵抗部内のいずれか１つの抵抗が故障して抵抗値が過剰に増大しても、当該ゲート抵抗部の合成抵抗値は大幅には変化しない。その結果、スイッチング損失は過大には増加せず、スイッチング素子を含むスイッチ部の温度は徐々に上昇する。したがって、抵抗の抵抗値が増大する故障の発生からスイッチ部が短絡故障するまでの時間を確保することができる。

また、本実施形態では、インバータ回路１０３内の各アームの負極側に設けられた各スイッチング素子１３ｂの温度を検出する温度センサＳｔが設けられている。また、温度センサＳｔからの信号に基づいて、インバータ回路１０３にゲート抵抗の故障が発生したとインバータＥＣＵ１０９が判断した際には、マネジメントＥＣＵ１１７は、電動機１０５の動作を制限する。電動機１０５の動作を制限すればインバータ回路１０３に大電流は流れず、スイッチ部の温度は低下又は維持される。したがって、インバータ回路１０３は短絡故障に至らない。このように、本実施形態では、インバータ回路１０３の短絡故障を未然に防止することができる。

上述したように、負極側のスイッチング素子１３ｂの温度は温度センサＳｔによって検出されるため、ゲート抵抗部ＣＲｂの抵抗が故障してもインバータ回路１０３は短絡故障に至らない。しかし、正極側のスイッチング素子１３ａの温度は検出されないため、インバータ回路１０３が短絡故障に至る可能性がある。但し、本実施形態では、正極側のゲート抵抗部ＣＲａを構成する抵抗の数（３つ）は、負極側のゲート抵抗部ＣＲｂを構成する抵抗の数（２つ）よりも多い。抵抗の数が多いほど、その内の１つの抵抗が故障しても合成抵抗値の増加は小さい。したがって、正極側のゲート抵抗部ＣＲａに故障が発生した際の温度上昇は、負極側のゲート抵抗部ＣＲｂに故障が発生した際の温度上昇よりも緩やかである。このため、正極側のスイッチング素子１３ａの温度は検出されなくても、故障発生時の温度上昇が緩やかであるため、インバータ回路１０３の短絡故障を防止できる可能性が高くなる。

なお、図９に示したように、正極側のゲート抵抗部ＣＲｃと負極側のゲート抵抗部ＣＲｄの各々含まれる抵抗の数を同数としても良い。但し、ゲート抵抗部ＣＲｃの合成抵抗値は、ゲート抵抗部ＣＲｄの合成抵抗値よりも小さい。このとき、ゲート抵抗部ＣＲｃを構成する抵抗には、ゲート抵抗部ＣＲｄを構成する抵抗よりも小さい抵抗値の抵抗が用いられる。例えば、図９に示すように、ゲート抵抗部ＣＲｃが２つの２０Ωの抵抗から構成され、ゲート抵抗部ＣＲｄが２つの３０Ωの抵抗から構成されている場合、１つの抵抗が故障して抵抗値が１ｋΩに増大すると、ゲート抵抗部ＣＲｃの合成抵抗値は１０Ωから２０Ωに変化し、ゲート抵抗部ＣＲｄの合成抵抗値は１５Ωから３０Ωに変化する。このように、合成抵抗値の上昇はゲート抵抗部ＣＲｃの方が小さい。したがって、正極側のゲート抵抗部ＣＲｃに故障が発生した際の温度上昇は、負極側のゲート抵抗部ＣＲｄに故障が発生した際の温度上昇よりも緩やかである。このため、正極側のスイッチング素子１３ａの温度は検出されなくても、故障発生時の温度上昇が緩やかであるため、インバータ回路１０３の短絡故障を防止できる可能性が高くなる。

また、本実施形態では、マネジメントＥＣＵ１１７が電動機１０５の動作を制限したとき、内燃機関１０７は車両が停止中にアイドル回転を行うよう制御される。内燃機関１０７のスタートが電動機１０５によって行われる構成の場合、マネジメントＥＣＵ１１７によって電動機１０５の動作が完全に制限されると、アイドリングストップ後に内燃機関１０７を再びスタートすることができない。したがって、本実施形態では、車両が停止中であってもアイドル回転を行う。

ＨＥＶの動力系及び電源系に関する構成を示すブロック図図１に示した車両に設けられた電動機を駆動する電源系のみを示すブロック図インバータ回路に設けられるスイッチ部とゲート抵抗（ａ）及びその等価回路（ｂ）を示す図インバータ回路１０３に設けられるスイッチ部１５ａとゲート抵抗部ＣＲａの等価回路（ａ）、及びスイッチ部１５ｂとゲート抵抗部ＣＲｂの等価回路（ｂ）スイッチ部の温度上昇を示す図スイッチング素子１３ｂの温度が閾値Ｔｔｈ以上となったために制限された電動機１０５の最大出力を示す図最大出力トルクの制限を示す図電動機１０５の最大出力等の制限に設けられたヒステリシスを示す図他の例のインバータ回路を含む車両の電動機を駆動する電源系のみを示すブロック図ＥＶやＨＥＶ等の車両に設けられた電動機を駆動するシステムを示すブロック図

符号の説明

１０１蓄電器(BATT)
１０３インバータ回路(INV)
１０５電動機(MOT)
１０７内燃機関(ENG)
１０９インバータＥＣＵ
１１１アイドルストップ制御部(IS Cont.)
１１３クラッチ
１１５ギアボックス
１１７マネジメントＥＣＵ(MG ECU)
１１９モータＥＣＵ(MOT ECU)
１２１エンジンＥＣＵ(ENG ECU)
１２７駆動軸
１２９駆動輪
１１ｕ，１１ｖ，１１ｗアーム
１２ａ，１２ｂ電源端子
１３ａ，１３ｂスイッチング素子
１４ａ，１４ｂ還流ダイオード
１５ａ，１５ｂスイッチ部
ＣＲａ，ＣＲｂ，ＣＲｃ，ＣＲｄゲート抵抗部
Ｓｔ温度センサ
Ｃ平滑コンデンサ

Claims

各相のアームの正極側及び負極側にスイッチング素子が設けられた複数相のインバータ回路を介して直流電源から電力が供給される電動機の制御装置であって、
前記インバータ回路は、並列接続された同じ抵抗値の複数の抵抗から構成され、前記スイッチング素子の各ゲート部に接続されたゲート抵抗部を有し、
当該制御装置は、
前記ゲート抵抗部の故障を検出するゲート抵抗故障検出部と、
前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記電動機の動作を制限する制御部と、
を備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
請求項１に記載の電動機の制御装置であって、
前記制御部は、前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記電動機の出力を制限することを特徴とする電動機の制御装置。
請求項１に記載の電動機の制御装置であって、
前記制御部は、前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記電動機の出力トルクを制限することを特徴とする電動機の制御装置。
請求項１に記載の電動機の制御装置であって、
前記制御部は、前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記直流電源から前記インバータ回路を介して前記電動機に供給される電力を制限することを特徴とする電動機の制御装置。
請求項１に記載の電動機の制御装置であって、
前記制御部は、前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記インバータ回路が有する前記スイッチング素子を制御して、前記直流電力から前記電動機への電力の供給経路を遮断することを特徴とする電動機の制御装置。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動機の制御装置であって、
前記ゲート抵抗故障検出部は、
前記スイッチング素子の内、少なくとも前記負極側に設けられたスイッチング素子の各温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出された温度の内、少なくとも１つの温度が所定値以上であれば、前記ゲート抵抗部の故障と判断する故障判断部と、を有することを特徴とする電動機の制御装置。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動機の制御装置であって、
前記ゲート抵抗故障検出部は、前記スイッチング素子の内、少なくとも前記負極側に設けられたスイッチング素子のゲート部に接続された前記ゲート抵抗部の故障を検出し、
前記正極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部を構成する抵抗の数は、前記負極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部を構成する抵抗の数よりも多く、
前記正極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部の合成抵抗値は、前記負極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部の合成抵抗値と同じであることを特徴とする電動機の制御装置。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動機の制御装置であって、
前記ゲート抵抗故障検出部は、前記スイッチング素子の内、少なくとも前記負極側に設けられたスイッチング素子のゲート部に接続された前記ゲート抵抗部の故障を検出し、
前記正極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部を構成する抵抗の数は、前記負極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部を構成する抵抗の数と同じであり、
前記正極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部の合成抵抗値は、前記負極側に設けられたスイッチング素子の各ゲート部に接続された前記ゲート抵抗部の合成抵抗値よりも小さいことを特徴とする電動機の制御装置。
各相のアームの正極側及び負極側にスイッチング素子が設けられた複数相のインバータ回路を介して直流電源から電力が供給される電動機及び内燃機関の少なくとも一方からの動力によって走行する車両であって、
前記インバータ回路は、並列接続された同じ抵抗値の複数の抵抗から構成され、前記スイッチング素子の各ゲート部に接続されたゲート抵抗部を有し、
当該車両は、
前記ゲート抵抗部の故障を検出するゲート抵抗故障検出部と、
前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記電動機の動作を制限する制御部と、
前記車両に対する要求駆動力を前記電動機及び前記内燃機関の少なくともいずれか１つが出力する際の駆動力の配分比を決定する配分比決定部と、を備え、
前記配分比決定部は、前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記制御部による前記電動機の動作の制限のために前記電動機からは得られない駆動力を前記内燃機関が出力するよう前記配分比を決定することを特徴とする車両。
請求項９に記載の車両であって、
前記車両が停車中にアイドル回転を停止するよう前記内燃機関を制御するアイドルストップ制御部を備え、
前記アイドルストップ制御部は、前記ゲート抵抗故障検出部によって前記ゲート抵抗部の故障が検出されたとき、前記車両が停車中であってもアイドル回転を行うよう前記内燃機関を制御することを特徴とする車両。