JP5277817B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、モータ制御装置に関し、特にモータの短絡時の保護を実行するモータ制御装置に関する。

特開２００７−３３１６８３号公報（特許文献１）は、それぞれ主として発電用、駆動用として動作する第１、第２のモータジェネレータを搭載するハイブリッド自動車の短絡故障時の制御について開示している。

すなわち、第１のモータジェネレータのインバータに短絡故障が発生すると、故障したインバータのスイッチング素子を使用しない退避走行モードへ移行する。たとえば、第１のモータジェネレータのスイッチング素子の１相に短絡故障が発生した場合には、第１のモータジェネレータのスイッチング素子はゲート遮断した状態で、第２のモータジェネレータのみを使用した退避走行を行なう。すると、退避走行の際に第１のモータジェネレータにブレーキトルクが発生する。また、短絡した素子は物理的に短絡しておりゲート遮断をすることができないのでその部分に大電流が流れる。

図１３は、モータジェネレータの短絡発生時のブレーキトルクを示した図である。
図１３に示すように、回転速度がＫ（ｒｐｍ）よりも増加すると１相短絡のブレーキトルクよりも３相短絡のブレーキトルクの方が小さくなる。したがって、特開２００７−３３１６８３号公報に開示された技術では、モータジェネレータの回転速度に応じて、インバータのスイッチング素子を導通させ強制的に３相短絡の状態にして、１相短絡故障発生時のブレーキトルクを減少させる制御を実行している。また１相短絡時よりも３相短絡時の方が電流の大きさも小さくて済む。
特開２００７−３３１６８３号公報

上述のような強制的な３相短絡状態では、正常時（短絡していない状態）に比べてやはりブレーキトルクが増加してしまうことは避けられない。したがって、３相短絡状態への移行は、１相短絡を確実に検出してから行なう必要がある。そのために、余裕をもって電流センサの誤差を見積もった上で短絡電流の判定を行なう必要があり、短絡検出範囲が狭くなる傾向があった。

したがって、３相短絡状態に移行する制御を行なっていないときでも短絡しているときに備えて、モータの磁石の減磁やコイル過熱の可能性に対してモータジェネレータの保護を行なっておくことが望ましい。

モータコイル過熱からの保護の観点から、モータには温度を検出するためのサーミスタが設けられている。サーミスタで検出した温度が所定値を超えると負荷率制限を行なうことでモータを保護することも考えられる。しかし、サーミスタは、モータのＵ，Ｖ，Ｗ相コイルのうちいずれか１つにしか設けられていない場合が多い。たとえば、Ｗ相コイルにサーミスタが設けられ、Ｕ相コイルにはサーミスタが設けられていない場合には、Ｕ相コイルの実際の温度はわからない。したがって、モータの保護を確実に行なうことが難しい。

また、モータの永久磁石の減磁という観点からも注意が必要である。インバータの１相短絡故障が発生すると、短絡電流が流れる。この短絡電流値は故障が発生していない通常時の電流値よりも大きいので、１相短絡故障状態のまま走行を継続すると、課題電流がながれその結果モータの永久磁石が減磁するという懸念がある。

この発明の目的は、モータジェネレータの保護が一層強化されたモータ制御装置を提供することである。

この発明は、要約すると、インバータを用いてモータを制御するモータ制御装置であって、インバータは、モータの多相コイルに流れる電流をそれぞれ制御するための多相アームを含み、多相アームの各々は、電流のオンオフを制御するための上アームと下アームとを含む。モータ制御装置は、多相アームのうちの１相において上アームまたは下アームの短絡故障が発生したか否かを判断する１相短絡検出手段と、１相短絡検出手段の出力に基づき多相アームの上アームまたは下アームを同時にオン状態に制御する多相同時オン制御を行なう多相アームオン手段と、多相アームオン手段による多相同時オン制御が実行されていない場合において、１相短絡検出手段とは別途に短絡故障を検出しインバータに供給する電流を遮断する電流遮断手段とを含む。

好ましくは、モータ制御装置は、多相アームオン手段による多相同時オン制御の実行中において、多相コイルの各相に流れる電流を観測し電流値の直流成分に応じて各相がオープン故障であるか否かを判定する、オープン故障判定手段をさらに含む。

好ましくは、インバータは、蓄電装置にリレーを介して接続される。電流遮断手段は、多相コイルに流れる電流が所定電流値を超える時間が所定時間よりも長いときにリレーに遮断指令を送信する。

好ましくは、モータおよび他のモータは、車両に搭載される。多相アームオン手段は、他のモータを用いて車両を退避走行させる際にモータの引きずりトルクを低下させるために多相同時オン制御を行なう。

この発明によれば、退避走行中におけるモータジェネレータの保護が強化される。

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。

［車両の全体構成］
図１は、本発明の実施の形態の車両１００の主たる構成を示す図である。なお車両１００は、モータとエンジンとを車両の駆動に併用するハイブリッド自動車であるが、本発明は、モータで車輪を駆動する電気自動車、燃料電池自動車等に対しても適用することができる。

図１を参照して、車両１００は、バッテリＢと、接続部４０と、昇圧コンバータ１２と、平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２と、放電用抵抗Ｒ２と、電圧センサ１３，２１と、負荷回路２３と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３と、車輪２と、制御装置３０とを含む。

車両１００は、さらに、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＳＬと、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを検出する電圧センサ１０と、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検出する電流センサ１１とを含む。バッテリＢとしては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池を用いることができる。

接続部４０は、バッテリＢの負極と接地ラインＳＬとの間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３と、バッテリＢの正極と電源ラインＰＬ１との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、システムメインリレーＳＭＲ２と並列接続される直列に接続された抵抗Ｒ１およびシステムメインリレーＳＭＲ１とを含む。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ１〜ＣＯＮＴ３にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。

コンデンサＣ１は、システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３オン時において、バッテリＢの端子間電圧を平滑化する。コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ間に接続される。また、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ間には、電気負荷回路である電動エアコン４２とＤＣ／ＤＣコンバータ４４とが並列に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４４は、補機バッテリ４６を充電したり、図示しない補機負荷に電力を供給したりする。

電圧センサ２１は、コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬを検知して制御装置３０に対して出力する。昇圧コンバータ１２は、コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する。コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑用コンデンサＣ２の端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する。放電用抵抗Ｒ２は、システム停止後に電圧ＶＨが確実にゼロに下げるために入れられている。

負荷回路２３は、インバータ１４および２２を含む。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭＧ１に出力する。

動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されて、これらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。

なおモータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示しない減速ギヤおよび差動ギヤによって車輪２に結合されている。また動力分割機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。また、この減速機の減速比を切り替え可能に構成した変速機を組み込んでも良い。

昇圧コンバータ１２は、一方端が電源ラインＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン４を始動させるために、モータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６，およびＷ相アーム１７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１５は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。

Ｖ相アーム１６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。

各相のアームの中間点は、モータジェネレータＭＧ１の各相のコイルの一端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ１は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。

なお、以上のＩＧＢＴ素子Ｑ１〜Ｑ８に代えてパワーＭＯＳＦＥＴ等の他の電力スイッチング素子を用いても良い。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。

インバータ２２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬに接続されている。インバータ２２は、車輪２を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。なお、インバータ２２の内部の構成は、図示しないがインバータ１４と同様であり、詳細な説明は繰返さない。

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧ＶＢ，ＶＨ、電流ＩＢの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動指示ＩＧＯＮを受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示、降圧指示および動作禁止等を含む指示を与える信号ＰＷＣを出力する。

さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して、駆動指示、回生指示および動作禁止指示等を含む指示を与える信号ＰＷＭ１を出力する。駆動指示は、昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換させる指示である。また、回生指示は、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻すための指示である。

同様に制御装置３０は、インバータ２２に対して、駆動指示、回生指示および動作禁止指示等を含む指示を与える信号ＰＷＭ２を出力する。駆動指示は、昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換させる指示である。また、回生指示は、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻すための指示である。

図２は、図１の制御装置３０の機能ブロック図である。なお、この制御装置３０は、ソフトウエアでもハードウエアでも実現が可能である。

図１、図２を参照して、制御装置３０は、ＰＭ（Power Management）−ＥＣＵ３１と、ＭＧ（Motor Generator）−ＥＣＵ３２とを含む。

ＰＭ−ＥＣＵ３１は、アクセルペダルの位置を検出するアクセルポジションセンサ２６からアクセル開度Ａｃｃを受け、車速センサ２８から車速に比例する車輪速Ｎｗを受ける。

ＰＭ−ＥＣＵ３１は、アクセル開度Ａｃｃ、車輪速Ｎｗおよび他の各種センサの出力に基づいて運転者の要求出力を算出し、図１のバッテリＢを監視する図示しない電池監視ユニットから送られてくるバッテリの充電状態ＳＯＣを考慮し、トータルの出力を算出する。そして、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、ブレーキ要求も考慮しつつエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への駆動力の配分の演算を行ない、モータジェネレータＭＧ１を駆動する指令ＧＩＮＳ、モータジェネレータＭＧ２を駆動する指令ＭＩＮＳを出力する。指令ＧＩＮＳは、後に説明する３相ＯＮ要求フラグＦＸなどの各種フラグを含む。

駆動指令を出す一方で、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、短絡発生を示す信号ＧＦＩＮＶ，ＭＦＩＮＶに応答して禁止信号ＧＳＤＮ０，ＭＳＤＮ０をそれぞれ出力する。短絡発生を示す信号ＧＦＩＮＶ，ＭＦＩＮＶは、ジェネレータ過電流検出部６０およびモータ過電流検出部６２によって出力される。ジェネレータ過電流検出部６０およびモータ過電流検出部６２は、ＭＧ１電流センサ２４およびＭＧ２電流センサ２５によって検出された電流値を所定のしきい値で判定し短絡を検出する。

ＭＧ−ＥＣＵ３２は、駆動指令ＧＩＮＳを受けてＰＷＭ処理を行ないインバータ１４中のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８の駆動信号の元となる信号を発生させるジェネレータ制御部５４と、駆動指令ＭＩＮＳを受けてＰＷＭ処理を行ないインバータ２２中のＩＧＢＴ素子の駆動信号の元となる信号を発生させるモータ制御部５５とを含む。

ＭＧ−ＥＣＵ３２は、さらに、禁止信号ＧＳＤＮ０とジェネレータ過電流検出部６０の出力するフェイル信号ＧＦＩＮＶとを受けて禁止信号ＧＳＤＮを出力するＮＯＲ回路５１と、禁止信号ＧＳＤＮとジェネレータ制御部５４の出力とを受けてインバータ１４の制御信号ＰＷＭ１を出力するＡＮＤ回路５７とを含む。

ＭＧ−ＥＣＵ３２は、さらに、禁止信号ＭＳＤＮ０とモータ過電流検出部６２の出力するフェイル信号ＭＦＩＮＶとを受けて禁止信号ＭＳＤＮを出力するＮＯＲ回路５２と、禁止信号ＭＳＤＮとモータ制御部５５の出力とを受けてインバータ２２の制御信号ＰＷＭ２を出力するＡＮＤ回路５８とを含む。

電流センサ２４，２５において検出される電流が所定の過電圧を超えると、直ちに過電流検出部６０，６２がこれを検出して禁止信号ＧＳＤＮ、ＭＳＤＮを活性化させてインバータ１４およびインバータ２２をシャットダウンする。これは、電気負荷保護のためにインバータ１４およびインバータ２２のシャットダウンはなるべく早く行なったほうが良いからである。

電流センサ２４，２５で検出された電流が所定の過電流よりも減少した場合、過電流検出部６０，６２は禁止を解除するが、ＰＭ−ＥＣＵ３１からの禁止信号ＧＳＤＮ０、ＭＳＤＮ０、ＣＳＤＮ０が活性化されている間は、それぞれ禁止信号ＧＳＤＮ、ＭＳＤＮの活性化は維持される。

［３相ＯＮ状態での退避走行制御］
以下、インバータの１相の上アームまたは下アームのスイッチング素子にＯＮ固定となる故障が発生したときに、強制的に他の２相の対応するアームもＯＮ状態に制御することを３相ＯＮ制御といい、そのように制御された状態を３相ＯＮ状態と呼ぶこととする。３相ＯＮ状態では、インバータは、３相とも上アームＯＮ状態または３相とも下アームＯＮ状態のどちらかの状態に制御されている。

図３は、図２におけるＰＭ−ＥＣＵ３１において実行される３相ＯＮ状態で退避走行を許可する制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定の時間経過ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図２、図３を参照して、ジェネレータ過電流検出部６０は、ＭＧ１電流センサ２４の出力を観測して短絡の発生の有無を判断し、短絡が発生していればフェイル信号ＧＦＩＮＶを活性化させる。なお、このときモータ過電流検出部６２も、ＭＧ２電流センサ２５の出力を観測して短絡の発生の有無を判断し、短絡が発生していればフェイル信号ＭＦＩＮＶを活性化させる。

ステップＳ１において、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、フェイル信号ＧＦＩＮＶの活性化を検出したか否かを判断する。ステップＳ１においてフェイル信号ＧＦＩＮＶの活性化が検出されない場合には、ステップＳ６に処理が進み制御はメインルーチンに移される。

ステップＳ２においてフェイル信号ＧＦＩＮＶの活性化が検出された場合には、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、電流算出許可フラグＦＣをＯＮ状態に設定する。図２において電流算出許可フラグＦＣがＯＮ状態に設定されると、短絡の有無を検出するだけでなくより細かい判定が可能となる。そして、ステップＳ３で１相短絡が発生しているか否かが判断される。なお、モータジェネレータの短絡故障の検出方法は、公知の様々な検出方法を採用すれば良いが、例えば、ＭＧ１を駆動するインバータ１４の各相のスイッチング素子のオン／オフの制御パターンと、各相に流れる電流の検出パターンとに基づいて、１相短絡や２相短絡を検出するようにすれば良い。

ステップＳ３において１相短絡が検出されない場合には、ステップＳ６に処理が進み制御はメインルーチンに移される。一方、ステップＳ３において１相短絡が検出されている場合には、ステップＳ４に処理が進む。

ステップＳ４では、３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＮ状態に設定される。そして、ステップＳ５において３相ＯＮ状態で退避走行の許可がされる。なお、図１３に示される特性から、所定の回転速度Ｋ（ｒｐｍ）を超えたときに３相ＯＮ状態となるように制御が行われるようにしてもよい。

ステップＳ５の処理が終了すると、ステップＳ６に処理が進み制御はメインルーチンに移される。

図４は、１相短絡状態から３相ＯＮ状態に制御を切り替えた様子を示した波形図である。

図４において、横軸が時間、縦軸が電流を示す。時刻ｔ０〜ｔ１では、Ｗ相の下アーム（図１のＱ８）に短絡故障が生じた状態でモータジェネレータＭＧ１が回転されている。このとき短絡が生じているＷ相のコイルに流れる電流は、負の値を示し故障が発生していないときよりも大きな電流が流れる。そして、通常はゼロであるなまし電流値の絶対値｜Ｉｗｆ｜はＩｆ１という正の値となる。３相のコイルは中性点で接続されているので、Ｕ相電流ＩｕとＶ相電流ＩｖとＷ相電流Ｉｗの合計はゼロである。したがって、Ｕ相電流ＩｕとＶ相電流Ｉｖの合計がＷ相電流と符号が反対で大きさが等しくなるようにＵ相電流ＩｕとＶ相電流Ｉｖが流れる。

時刻ｔ１〜ｔ２では、図２のＰＭ−ＥＣＵ３１が３相ＯＮ要求フラグＦＸを活性化させた結果、ジェネレータ制御部５４がＵ，Ｖ，Ｗ相の下アーム（図１のＱ４，Ｑ６，Ｑ８）を導通させている。この状態では、Ｕ相電流ＩｕとＶ相電流ＩｖとＷ相電流Ｉｗの各々は、Ｉ＝０を中心として振動する正弦波に近い電流がながれる。そしてなまし電流値の絶対値｜Ｉｗｆ｜はゼロである。

１相短絡故障発生時には、原則として以上のような３相ＯＮ制御で修理工場までの退避走行を行なう。しかし、ノイズ等の影響により正しく３相ＯＮ制御に移行せずに１相短絡故障が発生した状態で走行が継続される場合や、３相ＯＮ制御に移行した後にモータの過電流が生じる場合があり、故障個所を拡大しないためにも適切な保護をすることが望ましい。そこで本実施の形態では、以下に説明する第１〜第５の保護制御を導入して、モータジェネレータやインバータの保護を図る。なお、第１〜第５の保護制御は各々個別に導入されてもよいし、第１〜第５の保護制御を組み合わせた状態で１車両に導入されてもよい。

［第１の保護制御］
第１の保護制御は、インバータ１相故障が発生していても、図３の処理ではセンサ誤差などの関係から短絡が検出されず、３相ＯＮ制御に移行しなかったばあいに、別の短絡電流検知処理によって車両の電源供給を停止し、モータを保護するものである。

図５は、モータジェネレータＭＧ１の第１の保護制御の処理構造を示したフローチャートである。この処理によって、図３で説明したフェイル信号ＧＦＩＮＶがセンサ誤差やノイズ等の影響によって検出できない場合でも、モータジェネレータが保護される。

図５を参照して、まず、ステップＳ１１においてジェネレータゲート遮断が実行される。ゲート遮断は、図１のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をすべてＯＦＦ状態に制御することである。ゲート遮断すると、インバータ１４はモータのコイルに故障が生じていなければ、モータ電流ＭＣＲＴはゼロとなるはずである。したがってゲート遮断をしておくことによって、短絡電流の発生を容易に監視することが可能になる。

続いてステップＳ１２において、電流算出許可フラグＦＣがオン状態に設定されているか否かが判断される。電流算出許可フラグＦＣは、通常走行中であればオフ状態であり、何らかの異常が検出された場合にオン状態に設定されるフラグである。電流算出許可フラグＦＣがオン状態に設定されると、電流値を計測するなど発生した故障を詳細に分類することが可能となる。

ステップＳ１２で電流算出許可フラグＦＣがＯＮ状態である場合には、ステップＳ１３に処理が進む。一方、ステップＳ１２で電流算出許可フラグＦＣがＯＮ状態で無い場合には、ステップＳ２２に処理が進む。

ステップＳ１３では、３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＦＦ状態に設定されているか否かが判断される。３相ＯＮ要求フラグＦＸは、図３のフローチャートでフェイル信号ＧＦＩＮＶがフェイル検出状態であり、かつ１相短絡であると判定された場合にオン状態に設定されるフラグである。

ステップＳ１３において、３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＦＦ状態であった場合には、ステップＳ１４に処理が進む。一方、ステップＳ１３において、３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＦＦ状態でない場合には、ステップＳ２２に処理が進む。

ステップＳ１４では、モータジェネレータＭＧ１のＶ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗを検出する電流センサ２５の出力が、固定値に固定されていないか判断される。たとえば、電流センサ２５に故障が生じていたり、電流センサ２５の配線が断線したりすると、電流センサの出力はゼロ（またはある固定値）に張り付いて動かなくなることが多い。ＭＧ−ＥＣＵ３２は、センサの出力を受信してこのような張り付き故障が生じていないことを確認する。

ステップＳ１４において、Ｖ相電流、Ｗ相電流センサ出力が固定値に固定されていなければ、ステップＳ１５に処理が進む。ステップＳ１５では、Ｖ相電流、Ｗ相電流いずれかのなまし電流値の絶対値がしきい値Ｉ１以上であるか否かが判断される。なまし電流値は、フィルタ処理や平均化処理などの急峻な変化をカットする処理をかけた後の電流値である。このフィルタ処理は、たとえば適切に時定数を選んだローパスフィルタや一時遅れフィルタなどを使用することができる。

ステップＳ１５において、Ｖ相およびＷ相のいずれにも、｜なまし電流値｜≧Ｉ１が成立した場合には、ステップＳ１６に処理が進む。ステップＳ１６では、短絡電流検出カウンタをカウントアップし短絡電流未検出カウンタをクリアする。ここで、短絡電流検出カウンタは、ある条件が所定時間継続していると短絡が発生していると判断するための時間をカウントするためのカウンタである。また、短絡電流未検出カウンタは、別の条件が所定時間継続していると短絡が発生していないと判断するための時間をカウントするためのカウンタである。

一方、ステップＳ１５において、｜なまし電流値｜≧Ｉ１が成立していない場合には、ステップＳ１７に処理が進む。ステップＳ１７では、短絡電流未検出カウンタをカウントアップし、短絡電流検出カウンタをクリアする。

ステップＳ１５の処理の後、ステップＳ１６またはステップＳ１７の処理が実行された後には、ステップＳ１８に処理が進む。

ステップＳ１８では、短絡電流検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＮＧ１（ｍｓ）以上であるか否かが判断される。ステップＳ１８において、短絡電流検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＮＧ１（ｍｓ）以上であった場合には、ステップＳ２０に処理が進む。ステップＳ２０では、短絡電流検知フラグＦ１がＯＮ状態に設定される。短絡電流検知フラグＦ１がＯＮ状態に設定されると、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３をすべてＯＦＦ状態に設定して電力供給を遮断することにより、モータジェネレータＭＧ１のコイルを過熱から保護する。そして、ステップＳ２４に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

一方、ステップＳ１８で、短絡電流検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＮＧ１（ｍｓ）以上でなかった場合には、ステップＳ１９に処理が進む。ステップＳ１９では、短絡電流未検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＯＫ１（ｍｓ）以上であるか否かが判断される。

ステップＳ１９において、短絡電流未検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＯＫ１（ｍｓ）以上であった場合には、ステップＳ２１に処理が進む。ステップＳ２１では、短絡電流検知フラグＦ１がＯＦＦ状態に設定される。たとえば、保護のために一度システムメインリレーがＯＦＦ状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ状態）に設定されても、運転者から再起動の指令が与えられる場合がある。この場合は、再起動時に短絡電流検知フラグＦ１がＯＦＦ状態に設定されることにより、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、再びシステムメインリレーを導通状態に設定することが可能となる。そして車両は、バッテリＢから電力をモータジェネレータに供給することが可能な走行可能状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態）となる。

ステップＳ１２で電流算出許可フラグがＯＮ状態でなかったとき、ステップＳ１３で３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＦＦでなかったとき、または、ステップＳ１４でＶ相電流センサ、Ｗ相電流センサの出力のいずれかが固定値に固定されているときには、ステップＳ２２に処理が進む。

ステップＳ２２では、短絡電流検出カウンタおよび短絡電流未検出カウンタを共にクリアする。そしてステップＳ２２の処理が終了した場合および、ステップＳ１９において、短絡電流未検出カウンタが示す時間がしきい値ＴＯＫ１（ｍｓ）以上でなかった場合には、ステップＳ２３に処理が進む。

ステップＳ２３では、短絡電流検知フラグＦ１は前回値と同じ値に保持される。そして、ステップＳ２４に処理が進み制御はメインルーチンに移される。

以上説明したように、第１の保護制御では、インバータのスイッチング素子の１相に短絡故障が発生したとき（たとえば、ＭＧ１のＶ相上アーム短絡）、短絡相には直流成分を含む電流が流れる。短絡相判定を実施するために、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のすべてで電流値（なまし処理と絶対値処理おこなったもの）が所定のしきい値を超えていた場合に短絡判定を確定させ、その後３相ＯＮ制御に移行する。このとき、何らかの要因で電流値が短絡判定しきい値を超えていて所定時間経過しているにも関わらず、３相ＯＮ制御に移行しなかった場合であっても、短絡電流の検出を行ない、車両をＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態とすることでモータの磁石の減磁を防止することができる。

［第２の保護制御］
図６は、モータジェネレータＭＧ１の第２の保護制御の処理構造を示したフローチャートである。第２の保護制御では、電流センサに故障が生じて短絡判定ができない場合でも、モータジェネレータが保護される。

図６を参照して、まず、ステップＳ３１においてジェネレータゲート遮断が実行される。ゲート遮断は、図１のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をすべてＯＦＦ状態に制御することである。ゲート遮断すると、インバータ１４はモータのコイルに故障が生じていなければ、モータ電流ＭＣＲＴはゼロとなるはずである。したがってゲート遮断をしておくことによって、短絡電流の発生を容易に監視することが可能になる。

続いてステップＳ３２において、電流算出許可フラグＦＣがオン状態に設定されているか否かが判断される。電流算出許可フラグＦＣは、通常走行中であればオフ状態であり、何らかの異常が検出された場合にオン状態に設定されるフラグである。電流算出許可フラグＦＣがオン状態に設定されると、電流値を計測するなど発生した故障を詳細に分類することが可能となる。

ステップＳ３２で電流算出許可フラグＦＣがＯＮ状態である場合には、ステップＳ３３に処理が進む。一方、ステップＳ３２で電流算出許可フラグＦＣがＯＮ状態で無い場合には、ステップＳ４５に処理が進む。

ステップＳ３３では、３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＦＦ状態に設定されているか否かが判断される。３相ＯＮ要求フラグＦＸは、図３のフローチャートでフェイル信号ＧＦＩＮＶがフェイル検出状態であり、かつ１相短絡であると判定された場合にオン状態に設定されるフラグである。

ステップＳ３３において、３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＦＦ状態であった場合には、ステップＳ３４に処理が進む。一方、ステップＳ３３において、３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＦＦ状態でない場合には、ステップＳ４５に処理が進む。

ステップＳ３４では、モータジェネレータＭＧ１のＶ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗを検出する電流センサ２５の出力が、固定値に固定されているか否かが判断される。たとえば、電流センサ２５に故障が生じていたり、電流センサ２５の配線が断線したりすると、電流センサの出力はゼロ（またはある固定値）に張り付いて動かなくなることが多い。ＭＧ−ＥＣＵ３２は、センサの出力を受信してこのような張り付き故障が生じていることを検出する。

ステップＳ３４において、Ｖ相電流、Ｗ相電流センサ出力が固定値に固定されていれば、ステップＳ３５に処理が進む。ステップＳ３５では、出力が固定されていない相のなまし電流値の絶対値がしきい値Ｉ２以上であるか否かが判断される。

ステップＳ３５において、出力非固定相の｜なまし電流値｜≧Ｉ２が成立した場合には、ステップＳ３８に処理が進む。

一方、ステップＳ３４で、Ｖ相電流およびＷ相電流のセンサ出力が固定値に固定されていない場合には、ステップＳ３６に処理が進む。ステップＳ３６では、図２のジェネレータ過電流検出部６０が過電流を検出したことを示すＧＦＩＮＶの履歴が無いかが判断される。ＧＦＩＮＶの履歴がない場合はステップＳ３７に処理が進み、履歴があった場合にはステップＳ４５に処理が進む。

ステップＳ３７では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかの相のなまし電流値の絶対値がしきい値Ｉ２より大きいか否かが判断される。ステップＳ３７において｜なまし電流値｜≧Ｉ２が成立した場合にはステップＳ３８に処理が進み、成立しなかった場合にはステップＳ３９に処理が進む。

ステップＳ３８では、短絡電流検出カウンタをカウントアップし短絡電流未検出カウンタをクリアする。ここで、短絡電流検出カウンタは、ある条件が所定時間継続していると短絡が発生していると判断するための時間をカウントするためのカウンタである。また、短絡電流未検出カウンタは、別の条件が所定時間継続していると短絡が発生していないと判断するための時間をカウントするためのカウンタである。

一方、ステップＳ３９では、短絡電流未検出カウンタをカウントアップし、短絡電流検出カウンタをクリアする。

ステップＳ３５またはステップＳ３７の処理の後、ステップＳ３８またはステップＳ３９の処理が実行された後には、ステップＳ４０に処理が進む。

ステップＳ４０では、短絡電流検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＮＧ２（ｍｓ）以上であるか否かが判断される。ステップＳ４０において、短絡電流検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＮＧ２（ｍｓ）以上であった場合には、ステップＳ４３に処理が進む。ステップＳ４３では、短絡電流検知フラグＦ２がＯＮ状態に設定される。短絡電流検知フラグＦ２がＯＮ状態に設定されると、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３をすべてＯＦＦ状態に設定して電力供給を遮断することにより、モータジェネレータＭＧ１のコイルを過熱から保護する。そして、ステップＳ４７に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

一方、ステップＳ４０で、短絡電流検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＮＧ２（ｍｓ）以上でなかった場合には、ステップＳ４２に処理が進む。ステップＳ４２では、短絡電流未検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＯＫ２（ｍｓ）以上であるか否かが判断される。

ステップＳ４２において、短絡電流未検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＯＫ２（ｍｓ）以上であった場合には、ステップＳ４４に処理が進む。ステップＳ４４では、短絡電流検知フラグＦ２がＯＦＦ状態に設定される。たとえば、保護のために一度システムメインリレーがＯＦＦ状態に設定されても、運転者から再起動の指令が与えられる場合がある。この場合は、再起動時に短絡電流検知フラグＦ２がＯＦＦ状態に設定されることにより、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、再びシステムメインリレーを導通状態に設定することが可能となる。そして車両は、バッテリＢから電力をモータジェネレータに供給することが可能な走行可能状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態）となる。

ステップＳ３２で電流算出許可フラグがＯＮ状態でなかったとき、ステップＳ３３で３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＦＦでなかったとき、または、ステップＳ３６でＧＦＩＮＶの検出履歴があったときには、ステップＳ４５に処理が進む。

ステップＳ４５では、短絡電流検出カウンタおよび短絡電流未検出カウンタを共にクリアする。そしてステップＳ４５の処理が終了した場合および、ステップＳ４２において、短絡電流未検出カウンタが示す時間がしきい値ＴＯＫ２（ｍｓ）以上で無かった場合には、ステップＳ４６に処理が進む。

ステップＳ４６では、短絡電流検知フラグＦ２は前回値と同じ値に保持される。そして、ステップＳ４７に処理が進み制御はメインルーチンに移される。

以上説明したように、第２の保護制御では、電流センサの出力が固定されてしまうような故障が発生している場合に、モータ保護を図ることができる。電流センサ出力が故障した場合には、インバータ１相短絡が発生しても短絡相を判定することができないため、３相ＯＮ制御へ移行することができない。このとき、１相短絡状態で走行を継続することによるモータの磁石の減磁を防止するため、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のいずれかの電流値（なまし処理および絶対値処理を行なったもの）が所定のしきい値を超えており所定時間が経過した場合には短絡電流を検出を確定し、車両をＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態に移行させ、モータを保護する。

［第３の保護制御］
第３の保護制御は、インバータ１相短絡故障発生後に、短絡が検出され３相ＯＮ制御に入った後に１相オープン故障が発生した場合にモータの保護を図るものである。オープン相の電流値には、直流成分が現れる。この直流成分を検出することによって３相ＯＮ制御中の１相オープン故障を検出し、走行継続した場合のモータの磁石の減磁やコイル過熱を防止する。

図７は、モータジェネレータＭＧ１の第３の保護制御の処理構造を示したフローチャートである。第３の保護制御では、３相ＯＮ制御移行後に、１相のみオープン故障した場合にモータのロータの永久磁石の減磁を防止するものである。

図７を参照して、まず、ステップＳ６１においてジェネレータゲート遮断が実行される。ゲート遮断は、図１のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をすべてＯＦＦ状態に制御することである。ゲート遮断すると、インバータ１４はモータのコイルに故障が生じていなければ、モータ電流ＭＣＲＴはゼロとなるはずである。したがってゲート遮断をしておくことによって、短絡電流の発生を容易に監視することが可能になる。

続いてステップＳ６２において、電流算出許可フラグＦＣがオン状態に設定されているか否かが判断される。電流算出許可フラグＦＣは、通常走行中であればオフ状態であり、何らかの異常が検出された場合にオン状態に設定されるフラグである。電流算出許可フラグＦＣがオン状態に設定されると、電流値を計測するなど発生した故障を詳細に分類することが可能となる。

ステップＳ６２で電流算出許可フラグＦＣがＯＮ状態である場合には、ステップＳ６３に処理が進む。一方、ステップＳ６２で電流算出許可フラグＦＣがＯＮ状態で無い場合には、ステップＳ７１に処理が進む。

ステップＳ６３では、３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＦＦ状態に設定されているか否かが判断される。３相ＯＮ要求フラグＦＸは、図３のフローチャートでフェイル信号ＧＦＩＮＶがフェイル検出状態であり、かつ１相短絡であると判定された場合にオン状態に設定されるフラグである。

ステップＳ６３において、３相ＯＮ制御に移行中であった場合には、ステップＳ６４に処理が進む。一方、ステップＳ６３において、３相ＯＮ制御に移行中でない場合には、ステップＳ７１に処理が進む。

ステップＳ６４では、モータジェネレータＭＧ１のＶ相電流またはＷ相電流のなまし電流値の絶対値がしきい値Ｉ３以上であるか否かが判断される。

ステップＳ６４において、Ｖ相またはＷ相に｜なまし電流値｜≧Ｉ３が成立した場合には、ステップＳ６５に処理が進む。

図８は、図７のしきい値Ｉ３について説明をするための図である。
図８を参照して、３相ＯＮ制御が正常に行なわれていれば、波形Ｗ０に示すように、各相の電流なまし値はゼロになる。ここで、３相ＯＮ制御に移行した後にスイッチング素子にオープン故障が生じた場合を考える。３相ＯＮ制御移行後のオープン故障は、２相ＯＮ制御で走行することに等しくなる。すなわち、オープン故障が生じた相での電流なまし値は波形Ｗ１、Ｗ２に示すように、２相ＯＮ制御の電流値となることが予想される。この電流値はモータジェネレータの回転速度が増加するにつれて増加する。そこで、回転速度Ａ（ｒｐｍ）の時の２相ＯＮ制御時の電流値Ｉ３をしきい値Ｉ３とする。

再び図７を参照して、ステップＳ６５では、短絡電流検出カウンタをカウントアップし短絡電流未検出カウンタをクリアする。ここで、短絡電流検出カウンタは、ある条件が所定時間継続していると短絡が発生していると判断するための時間をカウントするためのカウンタである。また、短絡電流未検出カウンタは、別の条件が所定時間継続していると短絡が発生していないと判断するための時間をカウントするためのカウンタである。

一方、ステップＳ６４において、｜なまし電流値｜≧Ｉ３が成立していない場合には、ステップＳ６６に処理が進む。ステップＳ６６では、短絡電流未検出カウンタをカウントアップし、短絡電流検出カウンタをクリアする。

ステップＳ６４の処理の後、ステップＳ６５またはステップＳ６６の処理が実行された後には、ステップＳ６７に処理が進む。

ステップＳ６７では、短絡電流検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＮＧ３（ｍｓ）以上であるか否かが判断される。ステップＳ６７において、短絡電流検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＮＧ３（ｍｓ）以上であった場合には、ステップＳ６９に処理が進む。ステップＳ６９では、短絡電流検知フラグＦ３がＯＮ状態に設定される。短絡電流検知フラグＦ３がＯＮ状態に設定されると、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３をすべてＯＦＦ状態に設定して電力供給を遮断することにより、モータジェネレータＭＧ１のコイルを過熱から保護する。そして、ステップＳ７３に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

一方、ステップＳ６７で、短絡電流検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＮＧ３（ｍｓ）以上でなかった場合には、ステップＳ６８に処理が進む。ステップＳ６８では、短絡電流未検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＯＫ３（ｍｓ）以上であるか否かが判断される。

ステップＳ６８において、短絡電流未検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＯＫ３（ｍｓ）以上であった場合には、ステップＳ７０に処理が進む。ステップＳ７０では、短絡電流検知フラグＦ３がＯＦＦ状態に設定される。たとえば、保護のために一度システムメインリレーがＯＦＦ状態に設定されても、運転者から再起動の指令が与えられる場合がある。この場合は、再起動時に短絡電流検知フラグＦ３がＯＦＦ状態に設定されることにより、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、再びシステムメインリレーを導通状態に設定することが可能となる。そして車両は、バッテリＢから電力をモータジェネレータに供給することが可能な走行可能状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態）となる。

ステップＳ６２で電流算出許可フラグがＯＮ状態でなかったとき、ステップＳ６３で３相ＯＮ制御に移行中で無かったときには、ステップＳ７１に処理が進む。

ステップＳ７１では、短絡電流検出カウンタおよび短絡電流未検出カウンタを共にクリアする。そしてステップＳ７１の処理が終了した場合および、ステップＳ６８において、短絡電流未検出カウンタが示す時間がしきい値ＴＯＫ３（ｍｓ）以上で無かった場合には、ステップＳ７２に処理が進む。

ステップＳ７２では、短絡電流検知フラグＦ３は前回値と同じ値に保持される。そして、ステップＳ７３に処理が進み制御はメインルーチンに移される。

以上説明したように、第３の保護制御では、３相ＯＮ制御中にＵ，Ｖ，Ｗ相のいずれかの相（たとえばＷ相）がオープン故障したときに他の２相（たとえばＵ相とＶ相）が短絡した状態となる。これは多相短絡と呼ばれる。多相短絡では、短絡相の電流成分に直流成分が含まれるため、電流値になまし処理および絶対値処理を行なうと、ゼロからオフセットした値が得られる。この処理後の値がしきい値を超え、所定時間が経過すると短絡電流の検出を確定し、車両をＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態に移行させモータを保護する。

［第４の保護制御］
インバータ１相短絡故障発生後に、短絡異常を検出するしきい値より小さいがモータ定格電流を超える電流領域がそんざいする。ここで、定格電流とは、所定時間（たとえば１時間）流しても負荷率を制限する温度（たとえば１６０℃）にモータ温度が達しない電流値である。第４の保護制御では、１相短絡状態でモータ定格電流をコイル電流が所定時間継続して流れた場合には、短絡電流検出を確定させて車両をＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態に移行させモータコイルの過熱を防止する。

図９は、モータジェネレータＭＧ１の第４の保護制御の処理構造を示したフローチャートである。第４の保護制御では、短絡と判定される電流レベルではないが、モータ定格電流を超えた電流が流れる場合にモータコイルの過熱を防止するものである。

図９を参照して、ステップＳ１００においてジェネレータゲート遮断が実行される。ゲート遮断は、図１のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をすべてＯＦＦ状態に制御することである。ゲート遮断すると、インバータ１４はモータのコイルに故障が生じていなければ、モータ電流ＭＣＲＴはゼロとなるはずである。したがってゲート遮断をしておくことによって、短絡電流の発生を容易に監視することが可能になる。

続いてステップＳ１０１において、電流算出許可フラグＦＣがオン状態に設定されているか否かが判断される。電流算出許可フラグＦＣは、通常走行中であればオフ状態であり、何らかの異常が検出された場合にオン状態に設定されるフラグである。電流算出許可フラグＦＣがオン状態に設定されると、電流値を計測するなど発生した故障を詳細に分類することが可能となる。

ステップＳ１０１で電流算出許可フラグＦＣがＯＮ状態である場合には、ステップＳ１０２に処理が進む。一方、ステップＳ１０１で電流算出許可フラグＦＣがＯＮ状態で無い場合には、ステップＳ１１２に処理が進む。

ステップＳ１０２では、３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＦＦ状態に設定されているか否かが判断される。３相ＯＮ要求フラグＦＸは、図３のフローチャートでフェイル信号ＧＦＩＮＶがフェイル検出状態であり、かつ１相短絡であると判定された場合にオン状態に設定されるフラグである。

ステップＳ１０２において、３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＦＦ状態であった場合には、ステップＳ１０４に処理が進む。一方、ステップＳ１０２において、３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＦＦ状態でない場合には、ステップＳ１０３に処理が進む。

ステップＳ１０３では、ジェネレータゲートが遮断中であるか否かが判断される。ステップＳ１０３において、ジェネレータゲートが遮断中であった場合には、ステップＳ１０４に処理が進み、遮断中で無かった場合にはステップＳ１１２に処理が進む。

ステップＳ１０４では、モータジェネレータＭＧ１のＶ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗを検出する電流センサ２５の出力が、固定値に固定されていないか判断される。たとえば、電流センサ２５に故障が生じていたり、電流センサ２５の配線が断線したりすると、電流センサの出力はゼロ（またはある固定値）に張り付いて動かなくなることが多い。ＭＧ−ＥＣＵ３２は、センサの出力を受信してこのような張り付き故障が生じていないことを確認する。

ステップＳ１０４において、Ｖ相電流、Ｗ相電流センサ出力が固定値に固定されていなければ、ステップＳ１０５に処理が進む。一方、ステップＳ１０４において、Ｖ相電流、Ｗ相電流センサ出力がともに固定値に固定されていれば、ステップＳ１０７に処理が進む。

ステップＳ１０５では、Ｖ相電流、Ｗ相電流いずれかのなまし電流値の絶対値がしきい値Ｉ４以上であるか否かが判断される。なお、しきい値Ｉ４は、図５のステップＳ１５の判定に用いられるしきい値Ｉ１や図６のステップＳ３５の判定に用いられるしきい値Ｉ２と比べると低めの値に設定されている。

ステップＳ１０５において、Ｖ相およびＷ相のいずれにも｜なまし電流値｜≧Ｉ４が成立した場合には、ステップＳ１０６に処理が進む。ステップＳ１０６では、短絡電流検出カウンタをカウントアップし短絡電流未検出カウンタをクリアする。ここで、短絡電流検出カウンタは、ある条件が所定時間継続していると短絡が発生していると判断するための時間をカウントするためのカウンタである。また、短絡電流未検出カウンタは、別の条件が所定時間継続していると短絡が発生していないと判断するための時間をカウントするためのカウンタである。一方、ステップＳ１０５において、｜なまし電流値｜≧Ｉ４が成立していない場合には、ステップＳ１０７に処理が進む。

ステップＳ１０７では、短絡電流未検出カウンタをカウントアップし、短絡電流検出カウンタをクリアする。

ステップＳ１０４、Ｓ１０５の処理の後、ステップＳ１０６またはステップＳ１０７の処理が実行された後には、ステップＳ１０８に処理が進む。

ステップＳ１０８では、短絡電流検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＮＧ４（ｍｓ）以上であるか否かが判断される。ステップＳ１０８において、短絡電流検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＮＧ４（ｍｓ）以上であった場合には、ステップＳ１１０に処理が進む。ステップＳ１１０では、短絡電流検知フラグＦ４がＯＮ状態に設定される。短絡電流検知フラグＦ４がＯＮ状態に設定されると、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３をすべてＯＦＦ状態に設定して電力供給を遮断することにより、モータジェネレータＭＧ１のコイルを過熱から保護する。そして、ステップＳ１１４に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

一方、ステップＳ１０８で、短絡電流検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＮＧ１（ｍｓ）以上でなかった場合には、ステップＳ１０９に処理が進む。ステップＳ１０９では、短絡電流未検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＯＫ４（ｍｓ）以上であるか否かが判断される。

ステップＳ１０９において、短絡電流未検出カウンタの示す時間がしきい値ＴＯＫ４（ｍｓ）以上であった場合には、ステップＳ１１１に処理が進む。ステップＳ１１１では、短絡電流検知フラグＦ４がＯＦＦ状態に設定される。たとえば、保護のために一度システムメインリレーがＯＦＦ状態に設定されても、運転者から再起動の指令が与えられる場合がある。この場合は、再起動時に短絡電流検知フラグＦ４がＯＦＦ状態に設定されることにより、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、再びシステムメインリレーを導通状態に設定することが可能となる。そして車両は、バッテリＢから電力をモータジェネレータに供給することが可能な走行可能状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態）となる。

ステップＳ１０１で電流算出許可フラグがＯＮ状態でなかったとき、ステップＳ１０３でジェネレータゲート遮断中で無かった場合にはステップＳ１１２に処理が進む。

ステップＳ１１２では、短絡電流検出カウンタおよび短絡電流未検出カウンタを共にクリアする。そしてステップＳ１１２の処理が終了した場合および、ステップＳ１０９において、短絡電流未検出カウンタが示す時間がしきい値ＴＯＫ４（ｍｓ）以上で無かった場合には、ステップＳ１１３に処理が進む。

ステップＳ１１３では、短絡電流検知フラグＦ４は前回値と同じ値に保持される。そして、ステップＳ１１４に処理が進み制御はメインルーチンに移される。

以上説明したように、第４の保護制御では、１相短絡故障発生後に短絡判定しきい値まで電流が到達しない場合は３相ＯＮ制御には移行しないが、このときでもモータ定格電流をこえて電流が流れる状態が長時間継続する場合には、モータコイルの過熱を防止することができる。すなわち、なまし処理および絶対値処理を行なった後の電流値がしきい値Ｉ２を超えずにＩ４を超えた状況が所定時間継続した場合には、短絡電流検出を確定させ車両をＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態に制御しモータを保護する。

［第５の保護制御］
図１０は、モータジェネレータＭＧ１の第５の保護制御における異常検出のための電流しきい値と継続時間について説明するための図である。第５の保護制御は、１相短絡故障が発生した後に、モータのロータの永久磁石の減磁およびモータコイルの過熱を防止するものである。

図１０を参照して、第５の保護制御では、モータのロータの永久磁石の減磁防止という観点から定まる電流しきい値Ｉ５と、モータコイルの過熱防止という観点から定まる電流しきい値Ｉ６を用いる。ここで、Ｉ５＞Ｉ６であり、Ｔ１＜Ｔ２である。

すなわち、しきい値Ｉ５は、減磁保護のための電流仕様により要求される電流瞬時値に対するしきい値である。短時間である期間Ｔ１だけでもこのしきい値Ｉ５を超える電流が検出された場合に、保護が必要であることが検出される。

一方、しきい値Ｉ６は、連続定格電流仕様により要求されるしきい値である。したがって、連続運転時間に相当する所定期間Ｔ２の間このしきい値Ｉ６を超える電流が検出された場合に、保護が必要であることが検出される。このしきい値Ｉ６は、なまし電流値を見て判定することができる。

図１１は、モータジェネレータＭＧ１の第５の保護制御の処理構造を示したフローチャートである。

図１１を参照して、ステップＳ１２０においてジェネレータゲート遮断が実行される。ゲート遮断は、図１のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をすべてＯＦＦ状態に制御することである。ゲート遮断すると、インバータ１４はモータのコイルに故障が生じていなければ、モータ電流ＭＣＲＴはゼロとなるはずである。したがってゲート遮断をしておくことによって、短絡電流の発生を容易に監視することが可能になる。

続いてステップＳ１２１において、電流算出許可フラグＦＣがオン状態に設定されているか否かが判断される。電流算出許可フラグＦＣは、通常走行中であればオフ状態であり、何らかの異常が検出された場合にオン状態に設定されるフラグである。電流算出許可フラグＦＣがオン状態に設定されると、電流値を計測するなど発生した故障を詳細に分類することが可能となる。

ステップＳ１２１で電流算出許可フラグＦＣがＯＮ状態である場合には、ステップＳ１２２に処理が進む。一方、ステップＳ１２１で電流算出許可フラグＦＣがＯＮ状態で無い場合には、ステップＳ１３２に処理が進む。

ステップＳ１２２では、Ｖ相電流検出センサ、Ｗ相電流検出センサのうち、センサ出力が固定値になっている故障（張り付き故障）を起こしていないセンサを使用して、電流を観測し、短絡故障を検出する。

そして、ステップＳ１２３において後に図１２で説明する仮異常フラグＦＴがＯＮであるか否かが判断される。この仮異常フラグＦＴは、なまし電流値ではなく電流の瞬時値に基づいて異常を判断した結果を示すフラグである。ステップＳ１２３において、仮異常フラグＦＴがＯＮであった場合にはステップＳ１２８に処理が進み、仮異常フラグＦＴがＯＮで無かった場合にはステップＳ１２４に処理が進む。

ステップＳ１２４では、３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＦＦ状態に設定されているか否かが判断される。３相ＯＮ要求フラグＦＸは、図３のフローチャートでフェイル信号ＧＦＩＮＶがフェイル検出状態であり、かつ１相短絡であると判定された場合にオン状態に設定されるフラグである。

ステップＳ１２４において、３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＦＦ状態であった場合には、ステップＳ１２５に処理が進む。一方、ステップＳ１２４において、３相ＯＮ要求フラグＦＸがＯＦＦ状態でない場合には、ステップＳ１２９に処理が進む。

ステップＳ１２５では、モータ電流またはジェネレータ電流のなまし電流値の絶対値がしきい値Ｉ６以上であるか否かが判断される。しきい値Ｉ６は、図１０で説明したように、コイル過熱防止という観点から定められるしきい値である。

ステップＳ１２５において、｜なまし電流値｜≧Ｉ６が成立した場合にはステップＳ１２６に処理が進み、成立しなかった場合にはステップＳ１２９に処理が進む。ステップＳ１２６では、コイル過熱カウンタがカウントアップされる。ステップＳ１２９では、コイル過熱カウンタがクリアされる。

ステップＳ１２６においてコイル過熱カウンタがカウントアップされた場合には、ステップＳ１２７に処理がすすみ、カウント値がＣ１以上であるか否かが判断される。このカウント値のしきい値Ｃ１は、図１１のフローチャートの制御の制御周期を乗じた時間だけしきい値Ｉ６以上の電流が流れたことをしめす。したがって、制御周期のＣ１倍が、図１０の期間Ｔ２に相当する。

ステップＳ１２７において、カウント値≧Ｃ１であった場合には、ステップＳ１２８に処理が進み、カウント値≧Ｃ１でなかった場合には、ステップＳ１３０に処理が進む。

ステップＳ１３０では、仮異常フラグＦＴのＯＦＦ状態が１００ｍｓ継続したか否かが判断される。ステップＳ１３０において仮異常フラグＦＴのＯＦＦ状態が１００ｍｓ継続していた場合には、ステップＳ１３１に処理が進む。

ステップＳ１２３やステップＳ１２７からステップＳ１２８に処理が進んだ場合は、短絡電流検知フラグＦ５がＯＮ状態に設定される。短絡電流検知フラグＦ５がＯＮ状態に設定されると、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３をすべてＯＦＦ状態に設定して電力供給を遮断することにより、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のコイルを過熱から保護する。そして、ステップＳ１３３に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

一方、ステップＳ１３０からステップＳ１３１に処理が進んだ場合には、短絡電流検知フラグＦ５がＯＦＦ状態に設定される。たとえば、保護のために一度システムメインリレーがＯＦＦ状態に設定されても、運転者から再起動の指令が与えられる場合がある。この場合は、再起動時に短絡電流検知フラグＦ５がＯＦＦ状態に設定されることにより、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、再びシステムメインリレーを導通状態に設定することが可能となる。そして車両は、バッテリＢから電力をモータジェネレータに供給することが可能な走行可能状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態）となる。

また、ステップＳ１２１やステップＳ１３０からステップＳ１３２に処理が進んだ場合には、短絡電流検知フラグＦ５は前回値と同じ値に保持される。そして、ステップＳ１３３に処理が進み制御はメインルーチンに移される。

図１２は、図１１のステップＳ１２３で参照される仮異常フラグＦＴのＯＮ／ＯＦＦ制御を示したフローチャートである。

図１２を参照して、ステップＳ１５０においてジェネレータゲート遮断が実行される。ゲート遮断は、図１のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をすべてＯＦＦ状態に制御することである。ゲート遮断すると、インバータ１４はモータのコイルに故障が生じていなければ、モータ電流ＭＣＲＴはゼロとなるはずである。したがってゲート遮断をしておくことによって、短絡電流の発生を容易に監視することが可能になる。

続いてステップＳ１５１において、電流算出許可フラグＦＣがオン状態に設定されているか否かが判断される。電流算出許可フラグＦＣは、通常走行中であればオフ状態であり、何らかの異常が検出された場合にオン状態に設定されるフラグである。電流算出許可フラグＦＣがオン状態に設定されると、電流値を計測するなど発生した故障を詳細に分類することが可能となる。

ステップＳ１５１で電流算出許可フラグＦＣがＯＮ状態である場合には、ステップＳ１５２に処理が進む。一方、ステップＳ１５１で電流算出許可フラグＦＣがＯＮ状態で無い場合には、ステップＳ１５７に処理が進む。

ステップＳ１５２では、電流監視要求成立後期間Ｔ２（ｓ）が経過したが、すなわち、ステップＳ１５１で判断した電流算出許可フラグＦＣがＯＮ状態となっている期間がＴ２以上であるか否かが判断される。

ステップＳ１５２において、期間Ｔ２が経過していた場合には、ステップＳ１５３に処理が進み、期間Ｔ２が経過していなかった場合には、ステップＳ１５７に処理が進む。

ステップＳ１５３では、電流センサで検出された生値である電流瞬時値の絶対値がしきい値Ｉ５以上であるか否かが判断される。しきい値Ｉ５は、既に図１０で説明した減磁防止のためのしきい値である。ステップＳ１５３で｜電流瞬時値｜≧Ｉ５が成立している場合には、ステップＳ１５４に処理が進み、成立していない場合にはステップＳ１５７に処理が進む。

ステップＳ１５４では、仮異常カウンタをカウントアップし、続いてステップＳ１５５において、そのカウント値がしきい値Ｃ２以上となったか否かが判断される。ステップＳ１５５においてカウント値≧Ｃ２が成立した場合にはステップＳ１５６に処理が進み仮異常フラグＦＴがＯＮ状態に設定される。一方、ステップＳ１５５においてカウント値≧Ｃ２が成立しなかった場合にはステップＳ１６０に処理が進み仮異常フラグＦＴは前回値が保持される。

ステップＳ１５１，Ｓ１５２，Ｓ１５３のいずれかからステップＳ１５７に処理が進んだ場合には、電流算出許可フラグがＯＦＦに戻っているか否かが判断される。ステップＳ１５７において電流算出許可フラグがＯＦＦ状態であった場合には、ステップＳ１５９に処理が進み、ＯＦＦ状態でなかった場合には、ステップＳ１５８に処理が進む。

ステップＳ１５８においは、｜電流瞬時値｜＜Ｉ５が成立するか否かが判断される。ここでステップＳ１５８において、｜電流瞬時値｜＜Ｉ５が成立した場合には、ステップＳ１５９に処理が進み、成立しなかった場合にはステップＳ１６０に処理が進む。

ステップＳ１５９では、仮異常フラグＦＴはＯＦＦ状態に設定される。またステップＳ１６０では仮異常フラグＦＴは前回値が保持される。ステップＳ１５６，１５９，１６０のいずれかにおいて仮異常フラグＦＴの設定が行われた後には、ステップＳ１６１に処理が進み、図１１においてステップＳ１２３の仮異常フラグＦＴの判断に設定結果が用いられる。

以上説明したように、第５の保護制御では、１相短絡故障発生後に、短絡相に大電流が流れることについては、電流瞬時値を検知してしきい値Ｉ５で判定し、所定時間（極短時間）継続して超えていたらモータの磁石の減磁防止のため、短絡電流検出異常を確定し、車両をＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態に設定する。

また、電流値（フィルタ処理などのなまし処理あり）がモータ定格電流から決まるしきい値Ｉ６を超え、所定時間継続したらモータコイルの過熱防止のため短絡電流検出異常を確定し、車両をＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態に設定する。

最後に、本実施の形態について図１等を用いて総括する。本実施の形態の、モータ制御装置は、インバータ１４，２２を用いてモータ（ＭＧ１，ＭＧ２）を制御するモータ制御装置であって、インバータ１４は、モータの多相コイルに流れる電流をそれぞれ制御するための多相アーム（１５，１６，１７）を含み、多相アームの各々は、電流のオンオフを制御するための上アームと下アームとを含む。モータ制御装置は、多相アームのうちの１相において上アームまたは下アームの短絡故障が発生したか否かを判断する１相短絡検出手段（Ｓ３）と、１相短絡検出手段の出力に基づき多相アームの上アームまたは下アームを同時にオン状態に制御する多相同時オン制御を行なう多相アームオン手段（Ｓ４）と、多相アームオン手段による多相同時オン制御が実行されていない場合において、１相短絡検出手段とは別途に短絡故障を検出しインバータに供給する電流を遮断する電流遮断手段（Ｓ１１〜Ｓ２４，Ｓ３１〜Ｓ４７，Ｓ１００〜Ｓ１１４，Ｓ１２０〜Ｓ１３３）とを含む。

好ましくは、モータ制御装置は、多相アームオン手段による多相同時オン制御の実行中において、多相コイルの各相に流れる電流を観測し電流値の直流成分に応じて各相がオープン故障であるか否かを判定する、オープン故障判定手段（Ｓ６１〜Ｓ７２）をさらに含む。

好ましくは、インバータは、蓄電装置（Ｂ）にリレー（ＳＭＲ１〜ＳＭＲ3）を介して接続される。電流遮断手段は、多相コイルに流れる電流が所定電流値を超える時間が所定時間よりも長いときにリレーに遮断指令を送信する（Ｓ１２０〜Ｓ１３３）。

好ましくは、モータ（ＭＧ１）および他のモータ（ＭＧ２）は、車両に搭載される。多相アームオン手段は、他のモータ（ＭＧ２）を用いて車両を退避走行させる際にモータ（ＭＧ１）の引きずりトルクを低下させるために多相同時オン制御を行なう。

以上より、１相短絡故障が発生したときに退避走行を行なっても、モータが保護されるので他の故障が重ねて発生することを防ぐことができ、修理の際にも最小限の修理で済む。

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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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。

本発明の実施の形態の車両１００の主たる構成を示す図である。 図１の制御装置３０の機能ブロック図である。 図２におけるＰＭ−ＥＣＵ３１において実行される３相ＯＮ状態で退避走行を許可する制御を説明するためのフローチャートである。 １相短絡状態から３相ＯＮ状態に制御を切り替えた様子を示した波形図である。 モータジェネレータＭＧ１の第１の保護制御の処理構造を示したフローチャートである。 モータジェネレータＭＧ１の第２の保護制御の処理構造を示したフローチャートである。 モータジェネレータＭＧ１の第３の保護制御の処理構造を示したフローチャートである。 図７のしきい値Ｉ３について説明をするための図である。 モータジェネレータＭＧ１の第４の保護制御の処理構造を示したフローチャートである。 モータジェネレータＭＧ１の第５の保護制御における異常検出のための電流しきい値と継続時間について説明するための図である。 モータジェネレータＭＧ１の第５の保護制御の処理構造を示したフローチャートである。 図１１のステップＳ１２３で参照される仮異常フラグＦＴのＯＮ／ＯＦＦ制御を示したフローチャートである。 モータジェネレータの短絡発生時のブレーキトルクを示した図である。

符号の説明

２ 車輪、３ 動力分割機構、４ エンジン、１０，１３，２１ 電圧センサ、１１，２４，２５ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２３ 負荷回路、２６ アクセルポジションセンサ、２８ 車速センサ、３０ 制御装置、４０ 接続部、４２ 電動エアコン、４４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、４６ 補機バッテリ、５１，５２ ＮＯＲ回路、５４ ジェネレータ制御部、５５ モータ制御部、５７，５８ ＡＮＤ回路、６０ ジェネレータ過電流検出部、６２ モータ過電流検出部、１００ 車両、Ｂ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２ 平滑用コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、Ｑ１〜Ｑ８ 素子、Ｒ１，Ｒ２ 抵抗、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３ システムメインリレー。

Claims (4)

1. インバータを用いてモータを制御するモータ制御装置であって、
   前記インバータは、前記モータの多相コイルに流れる電流をそれぞれ制御するための多相アームを含み、
   前記多相アームの各々は、電流のオンオフを制御するための上アームと下アームとを含み、
   前記モータ制御装置は、
   前記多相アームのうちの１相において前記上アームまたは前記下アームの短絡故障が発生したか否かを判断する１相短絡検出手段と、
   前記１相短絡検出手段の出力に基づき前記多相アームの前記上アームまたは前記下アームを同時にオン状態に制御する多相同時オン制御を行なう多相アームオン手段と、
   前記多相アームオン手段による前記多相同時オン制御が実行されていない場合において、前記１相短絡検出手段が前記多相アームのうちの１相において前記上アームまたは前記下アームの短絡故障が発生したときに別途に短絡故障を検出し前記インバータに供給する電流を遮断する指示を出力する電流遮断手段とを含む、モータ制御装置。
2. 前記多相アームオン手段による前記多相同時オン制御の実行中において、前記多相コイルの各相に流れる電流を観測し電流値の直流成分に応じて各相がオープン故障であるか否かを判定する、オープン故障判定手段をさらに含む、請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記インバータは蓄電装置にリレーを介して接続され、
   前記電流遮断手段は、前記多相コイルに流れる電流が所定電流値を超える時間が所定時間よりも長いときに前記リレーに遮断指令を送信する、請求項１または２に記載のモータ制御装置。
4. 前記モータおよび他のモータは、車両に搭載され、
   前記多相アームオン手段は、前記他のモータを用いて前記車両を退避走行させる際に前記モータの引きずりトルクを低下させるために前記多相同時オン制御を行なう、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。

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