JP5862504B2 - 車両の制御装置および車両 - Google Patents

Description

この発明は、車両の制御装置および車両に関し、特に、パワー素子を含む電気系統の絶縁抵抗の低下の検出に関する。

近年、環境問題を背景に、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）や電気自動車（Electric Vehicle）などが注目されている。一般的に、これらの車両は、何らかの異常が生じた際にその異常を検知できるように構成されている。

たとえば、特開２００８−１６７６１７号公報（特許文献１）は、車両の停止中に漏電検出器の検出結果を受けて漏電部位を特定して、漏電部位に応じて、複数の回転電機のうち、車両の次回駆動時に動作を許可する回転電機を決定する技術を開示する。この技術では、漏電発生後に直ちに電源を遮断して車両を走行不可能にしないので、ユーザの便宜が図られている。

特開２００８−１６７６１７号公報 特開２００６−１７０７１４号公報 特開２００７−２０９１５８号公報 特開２００９−３００４００号公報 特開２００５−２４５０８１号公報 特開２０１１−０３５９８５号公報

特開２００８−１６７６１７号公報（特許文献１）は、車両の停止中に漏電検出器の検出結果を受けて漏電部位を特定している。漏電部位を正確に特定できれば、退避走行の制限を少なくできるし、修理の際も最小限の部品の交換で済ませることが可能となる。

ところで、ハイブリッド自動車や電気自動車は、高温になると絶縁不良でない箇所でも漏電検出時のノイズとなる漏れ電流が発生する。たとえば、モータを駆動するパワーコントロールユニット中のパワー素子（ダイオードなど）に逆バイアス電圧を与えたときの漏れ電流は高温時に増大する。この漏れ電流の増大は、漏電検出時にインピーダンスの低下として検出されるので、漏電箇所の正確な特定を阻害する。

この発明の目的は、漏電箇所の正確な特定を可能とする車両の制御装置および車両を提供することである。

この発明は、要約すると、車両の制御装置であって、車両は、パワー素子を含む電気系統を備える。車両の制御装置は、電気系統の絶縁抵抗の低下を検出するための検出部と、絶縁抵抗低下部位を特定するための制御を行なう制御部とを備える。制御部は、検出部によって絶縁抵抗の低下が検出された場合に、パワー素子の温度を低下させる制御を行なった後に、絶縁抵抗低下部位を特定するための制御を行なう。

好ましくは、車両は、パワー素子を含んで構成されるインバータをさらに備え、制御部は、パワー素子の温度を低下させる制御として、車両を通常走行から退避走行へ移行させ、退避走行実行時は、通常走行実行時よりも、インバータの発熱が低下するように制限をかけた状態でインバータを制御する。

好ましくは、車両は、パワー素子の温度を冷却する冷却装置をさらに備える。制御部は、パワー素子の温度を低下させる制御として、冷却能力が増加するように冷却装置を制御する。

より好ましくは、冷却装置は、ウォータポンプ、ラジエータファン、およびブロアファンのいずれかを含む。

この発明は、他の局面では、上記いずれかの車両の制御装置を備える車両である。
この発明は、さらに他の局面では、車両の制御方法であって、車両は、パワー素子を含む電気系統を含む。車両の制御方法は、電気系統の絶縁抵抗の低下を検出するステップと、絶縁抵抗低下部位を特定するための制御を行なうステップとを備える。制御を行なうステップは、検出するステップによって絶縁抵抗の低下が検出された場合に、パワー素子の温度を低下させる制御を行なった後に、絶縁抵抗低下部位を特定するための制御を行なう。

本発明によれば、車両に発生した漏電箇所の正確な特定が車両で可能となるので、退避走行の制限を少なくできるし、修理の際も交換部品の選定を容易に行なえる。

本実施の形態の車両の駆動制御装置を備える車両の構成を示す図である。 図１に示す制御装置３０の機能ブロック図である。 図１に示す漏電検出器４２の構成図である。 図１の車両１００における駆動装置を説明するための模式図である。 図１に示す制御装置３０で実行される絶縁抵抗低下部位の特定に関する処理を説明するフローチャートである。 漏電検出器４２による漏電の検出方法を説明するための図である。 図５のステップＳ２で実行される退避走行中のパワー素子の温度上昇を抑制する制御の詳細を示したフローチャートである。 図５のステップＳ４の絶縁抵抗が低下した部位を特定する処理の詳細を示したフローチャートである。 実施の形態２で実行される制御を説明するためのフローチャートである。 車両構成の変形例を示す図である。 図１０の車両における駆動装置を説明するための模式図である。

以下において、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。
［実施の形態に共通する車両構成］
図１は、本実施の形態の車両の駆動制御装置を備える車両の構成を示す図である。

図１を参照して、車両１００は、バッテリＢ１と、接続部４０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン４と、動力分配機構３と、車輪２と、制御装置３０と、漏電検出器４２とを含む。

動力分配機構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。たとえば動力分配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。たとえば、モータジェネレータＭＧ１の回転シャフトを中空にし、その中をエンジン４の動力シャフトを貫通させることでモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構３、モータジェネレータＭＧ１、エンジン４を直線上に配置することができる。

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や差動ギヤによって車輪２に結合されている。また動力分配機構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。

モータジェネレータＭＧ１は、エンジン４により駆動される発電機として用いられるとともに、エンジン４を始動することが可能な電動機としても用いられる。モータジェネレータＭＧ１が発電することにより得られる電力は、たとえばモータジェネレータＭＧ２の駆動に用いられる。モータジェネレータＭＧ２は、主として車両１００の駆動輪（車輪２）を駆動する電動機として用いられる。

接続部４０は、バッテリＢ１の負極に接続されるシステムメインリレーＳＭＲＧと、バッテリＢ１の負極と接地ラインＳＬとの間に電気的に接続される抵抗Ｒ１と、バッテリＢ１の負極と接地ラインＳＬとの間に抵抗Ｒ１と直列に接続されるシステムメインリレーＳＭＲＰと、バッテリＢ１の正極に接続されるシステムメインリレーＳＭＲＢとを含む。システムメインリレーＳＭＲＧ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＢは、制御装置３０から与えられる信号ＳＥＧ，ＳＥＰ，ＳＥＢにそれぞれ応じてオン／オフ状態が制御される。具体的にはシステムメインリレーＳＭＲＧ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＢは、それぞれ、Ｈ（論理ハイ）の信号ＳＥＧ，ＳＥＰ，ＳＥＢによってオン状態に設定され、Ｌ（論理ロー）の信号ＳＥＧ，ＳＥＰ，ＳＥＢによってオフ状態に設定される。

車両１００は、さらに、サービスプラグＳＰと、フューズＦと、電圧センサ１０と、電流センサ１１とを含む。

サービスプラグＳＰとフューズＦとは、バッテリＢ１に直列に接続される。サービスカバー（図示せず）が開いた状態ではサービスプラグＳＰにより高電圧が遮断される。電圧センサ１０は、バッテリＢ１の端子間の電圧ＶＢを測定する。電流センサ１１は、バッテリＢ１に流れる電流ＩＢを検知する。

なおバッテリＢ１としてはたとえばニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池、あるいは燃料電池などを用いることができる。

漏電検出器４２は、システムメインリレーＳＭＲＧよりもバッテリＢ１側において接地ラインＳＬに接続される。漏電検出器４２は漏電の有無を示す電圧値Ｖｋを制御装置３０に対して出力する。

車両１００は、さらに、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ間に接続される平滑コンデンサＣ１と、平滑コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬを検知して制御装置３０に対して出力する電圧センサ２１と、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）５とを含む。

ＰＣＵ５は、平滑コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する昇圧コンバータ１２と、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平滑コンデンサＣ２と、平滑コンデンサＣ２の端子間電圧（電圧ＶＨ）を検知して制御装置３０に出力する電圧センサ１３と、インバータ１４，２２とを含む。

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間に直列に接続されるＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）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から伝達される機械的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。

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。

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。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。

車両１００は、さらに、インバータ２６と、車輪２７と、モータジェネレータＭＧＲと、電流センサ２８とを含む。

モータジェネレータＭＧＲは車輪２７を駆動する。なおモータジェネレータＭＧＲの回転軸は図示しない減速ギヤや差動ギヤによって車輪２７に結合されている。インバータ２６はモータジェネレータＭＧＲに対してバッテリＢ１の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２６は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧＲにおいて発電された電力をバッテリＢ１に戻す。インバータ２６は、前輪を駆動するためのインバータ１４，２２とは異なり、ＰＣＵとは離隔したＰＣＵの外部に設けられている。

インバータ２６の構成はインバータ１４と同様であり、詳細な説明は繰返さない。電流センサ２８は、モータジェネレータＭＧＲに流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ３として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ３を制御装置３０へ出力する。

ここで車輪２，２７はそれぞれ車両１００の前輪および後輪である。ただし車輪２，２７はそれぞれ車両１００の後輪および前輪であってもよい。なお、煩雑化するのを防ぐため、図１では２つの前輪を簡略化して１つの車輪（車輪２，２７の一方）で示すとともに、２つの後輪を簡略化して１つの車輪（車輪２，２７の他方）で示す。

車両１００は、さらに、モータＭＡを有するエアコン５２と、モータＭＡを駆動するためのインバータ５０とを含む。具体的にはモータＭＡはコンプレッサ用モータである。インバータ５０は電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の直流電圧を三相交流に変換して出力する。なお、モータＭＡの出力は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＲ２，ＭＧＲのいずれに対しても小さい。このためモータＭＡに入力される電流の許容量は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＲ２，ＭＧＲのいずれに入力される電流の許容量よりも小さい。

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１〜ＴＲ３と、モータ回転数ＭＲＮ１〜ＭＲＮ３と、電圧ＶＢ，ＶＬ，ＶＨの各値と、電流ＩＢの値と、モータ電流値ＭＣＲＴ１〜ＭＣＲＴ３と、起動指示ＩＧとを受ける。たとえば車両１００の起動時に運転者がイグニッションスイッチをオンすることにより起動指示ＩＧがオフ状態からオン状態に切換り、車両１００の動作停止時に運転者がイグニッションスイッチをオフすることにより起動指示ＩＧがオン状態からオフ状態に切換る。

制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ１，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤ１および動作禁止を指示する信号ＣＳＤＮを出力する。

さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して、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する駆動指示ＰＷＭＩ１と、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側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。

同様に制御装置３０は、インバータ２２に対して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する駆動指示ＰＷＭＩ２と、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側に戻す回生指示ＰＷＭＣ２とを出力する。

同様に制御装置３０は、インバータ２６に対して直流電圧をモータジェネレータＭＧＲを駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ３と、モータジェネレータＭＧＲで発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリＢ１側に戻す回生指示ＰＷＭＣ３とを出力する。

制御装置３０は、インバータ５０に対して直流電圧をモータＭＡを駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＡを出力する。また、制御装置３０は、インバータ５０に対して動作禁止を指示する信号ＳＴＰを出力する。

制御装置３０は、起動指示ＩＧがオン状態からオフ状態に切換ると、漏電検出器４２から受ける電圧値Ｖｋに基づいて、漏電の有無を検知する。さらに制御装置３０は、システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ、昇圧コンバータ１２、インバータ１４，２２，２６，５０等を制御することにより漏電部位、すなわち絶縁抵抗の低下が生じている部位を特定する。

制御装置３０は、絶縁抵抗の低下が生じている部位が存在する場合には、その部位に応じた車両１００の動作モードを決定する。起動指示ＩＧがオフ状態からオン状態に切換ると、制御装置３０は、決定した動作モードで車両１００を動作させる。

以上のような、漏電部位を特定し動作モードを決定する処理に先立って、制御装置３０は、絶縁抵抗の低下が検出された場合に、インバータや昇圧コンバータのパワー素子の温度を低下させる制御を行なった後に、絶縁抵抗低下部位を特定するための制御を行なう。

パワー素子は、電力用半導体素子とも呼ばれ、整流ダイオード、パワートランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）、トライアックなどである。

たとえば、ダイオードの場合、素子の温度が所定値よりも高いと、逆バイアス電圧印加時のリーク電流が増大するので、インピーダンスが低下していると判定されてしまう。このためインバータ１４，２２，２６にはそれぞれ温度センサ３７，３８，３９が別々に設けられ、温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が検出されている。そして、温度が所定値よりも高いときは、退避走行時に、温度が高い部分の回生や負荷率を制限したり、冷却装置の能力を増加させたりして、温度を下げるように制御が行なわれる。

車両１００は、さらに、冷却装置として、ＰＣＵ５を冷却するためのラジエータ７、ウォータポンプ８、リザーブタンク９およびラジエータファン６と、インバータ２６を冷却するためのブロアファン３６とを含む。ウォータポンプ８が回転すると、冷却液がウォータポンプ８からラジエータ７、ＰＣＵ５、リザーブタンク９、ウォータポンプ８の順で循環する。制御装置３０は、ウォータポンプ８、ラジエータファン６、ブロアファン３６にそれぞれ制御信号Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を送信し、回転速度を制御する。これにより、制御装置３０は、冷却装置の冷却能力を増減させることが可能である。ラジエータファン６、ブロアファン３６の回転速度が増加すると、冷却装置の冷却能力が増加する。

退避走行時にパワー素子の温度を所定値以下に下げるように制御しておくことによって、退避走行後に停車して絶縁抵抗低下部位の特定が行なわれた場合には、温度の過熱が解消され、絶縁抵抗低下部位をより狭い範囲に限定することが可能となる。

車両１００は、さらに、警告ランプ６０を含む。制御装置３０は、後述する複数の検査エリアの少なくとも１つにおいて絶縁抵抗の低下が生じていると判定した場合には、信号ＥＭＧを生成して警告ランプ６０へ出力する。警告ランプ６０は信号ＥＭＧに応じて点灯する。これにより、運転者は車両１００を起動させたときに車両１００の走行モードが退避走行モードに設定されていることが分かる。

これにより、たとえば車両１００の修理を早期に行なうよう運転者に促すことが可能になるので、より大きな異常が生じる前に車両１００を修理することが可能になる。また、車両１００の退避走行時には、運転者がアクセルペダルを操作しても車両１００の応答性が通常より悪くなることが起こり得る。しかしながら警告ランプ６０を点灯させることで車両１００が退避走行を行なっていることを運転者に知らせることができるので、運転者の違和感を生じにくくすることができる。

図２は、図１に示す制御装置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および図２を参照して、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２を制御する昇圧コンバータ制御部３１と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧＲを制御するＭＧ用インバータ制御部３２と、接続部４０を制御するリレー制御部３３と、車両１００の次回起動時における車両１００の動作モードを設定する動作モード設定部３４と、モータＭＡの動作を制御するためのエアコン制御部３５とを含む。

昇圧コンバータ制御部３１は、昇圧指示ＰＷＵ、降圧指示ＰＷＤを図１の昇圧コンバータ１２に出力する。また、ＭＧ用インバータ制御部３２は、トルク指令値ＴＲ１とモータ回転数ＭＲＮ１とに基づいて、インバータ１４に対して駆動指示ＰＷＭＩ１、回生指示ＰＷＭＣ１を出力する。同様に、ＭＧ用インバータ制御部３２は、トルク指令値ＴＲ２とモータ回転数ＭＲＮ２とに基づいて、インバータ２２に対して駆動指示ＰＷＭＩ２、回生指示ＰＷＭＣ２を出力し、トルク指令値ＴＲ３とモータ回転数ＭＲＮ３とに基づいて、インバータ２２に対して駆動指示ＰＷＭＩ３、回生指示ＰＷＭＣ３を出力する。

リレー制御部３３は、システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＧに信号ＳＥＢ，ＳＥＰ，ＳＥＧをそれぞれ出力する。なお車両１００の起動時には、リレー制御部３３はシステムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＰを導通させて平滑コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージを行ない、プリチャージが完了するとシステムメインリレーＳＭＲＧを導通させてからシステムメインリレーＳＭＲＰを開く。このとき、接続部４０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＲ２，ＭＧＲにバッテリＢ１からの電流を供給可能な状態となる。

エアコン制御部３５は、駆動指示ＰＷＡを出力したり、信号ＳＴＰを出力したりする。
動作モード設定部３４は、起動指示ＩＧがオン状態からオフ状態に変化すると、昇圧コンバータ制御部３１と、ＭＧ用インバータ制御部３２と、リレー制御部３３と、エアコン制御部３５との各々を動作させたり停止させたりしながら、そのときの電圧値Ｖｋに基づいて車両１００（図１）において絶縁抵抗の低下が生じている部位を特定する。次に、動作モード設定部３４は、絶縁抵抗の低下が生じている部位に応じた動作モードを決定する。ここまでの処理が車両１００の動作停止時における処理である。

たとえば、インバータ２６に絶縁抵抗の低下が発生していることが特定されたら、モータジェネレータＭＧＲを使用しないような動作モードが選択される。また、インバータ５０に絶縁抵抗の低下が発生していることが特定されたら、エアコン５２を使用しないような動作モードが選択される。

続いて、起動指示ＩＧがオフ状態からオン状態に変化すると、動作モード設定部３４は、決定した動作モードに応じて昇圧コンバータ制御部３１と、ＭＧ用インバータ制御部３２と、リレー制御部３３と、エアコン制御部３５とに対して、制御動作を行なうよう指示したり、制御動作を禁止したりする。これにより車両１００の次回起動時には、決定した動作モードに従って車両１００が動作する。

図３は、図１に示す漏電検出器４２の構成図である。
図３を参照して、漏電検出器４２は、交流電源６１と、抵抗６２と、コンデンサ６３と、バンドパスフィルタ６４と、ピークホールド回路６５とを含む。なお、説明の便宜上、図１に示すサービスプラグＳＰおよびフューズＦは図３に示していない。

交流電源６１および抵抗６２は、ノードＮ１と接地ノードＧＮＤ（車両のシャーシ）との間に直列に接続される。コンデンサ６３は、ノードＮ１とバッテリＢ１の負極との間に接続される。なお、図１においてバッテリＢ１に接続される回路の全体を図７では回路系７０として示す。

漏電検出器４２において、交流電源６１は、低周波数の交流信号、たとえば、２．５Ｈｚの交流信号を出力する。そして、バンドパスフィルタ６４は、ノードＮ１上の交流信号を受け、その受けた交流信号から２．５Ｈｚの成分だけを抽出してピークホールド回路６５へ出力する。ピークホールド回路６５は、バンドパスフィルタ６４から受けた２．５Ｈｚの交流信号のピークをホールドし、そのホールドした電圧値Ｖｋを制御装置３０へ出力する。後述するように、電圧値Ｖｋは漏電の有無（たとえばバッテリＢ１の負極が接地ノードと短絡したか否か等）に応じて変化する。

図１に示す車両１００の駆動装置の漏電を検出する際には、駆動装置は複数の領域に分割され、各領域について絶縁抵抗の低下が生じていないかどうか（漏電していないかどうか）が判定される。このように駆動装置を複数の領域に分割して絶縁抵抗の低下を検査することで、ある領域において絶縁抵抗の低下が生じていても、次回起動時にはその領域に含まれる回路を動作させないように車両１００の動作を制御することが可能になる。よって、次回起動時に車両１００を退避走行させることが可能になる。

図４は、図１の車両１００における駆動装置を説明するための模式図である。
図４および図１を参照して、車両の駆動装置ＤＲＶは領域ＡＲ１〜ＡＲ７に分割される。このうち領域ＡＲ１，ＡＲ５，ＡＲ７を含む部分が駆動部ＤＲ１に含まれる。なお図４において斜線にて示す範囲は高電圧回路を含む範囲である。

領域ＡＲ１は、バッテリＢ１および漏電検出器４２を含む領域である。領域ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４は、それぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧＲを含む領域である。

領域ＡＲ５は、昇圧コンバータ１２と、インバータ（図中「ＩＮＶ」と示す）１４，２２，５０とを含む領域である。領域ＡＲ５は、さらに、バッテリＢ１の直流電圧（たとえばＤＣ２００Ｖ）を補機で使用する所定の大きさの直流電圧（たとえばＤＣ１２Ｖ）に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ５４と、バッテリＢ１の直流電圧をＡＣ１００Ｖに変換するためのインバータ５６とを含む。領域ＡＲ５は本発明における「電力変換部」に対応する部分である。

領域ＡＲ７は、インバータ１４，２２とは離隔してＰＣＵ外部に設けられたインバータ２６を含む領域である。

なお図４において接続部４０は領域ＡＲ１と領域ＡＲ５との境界上に位置する。領域ＡＲ６は、モータＭＡを含む。

［実施の形態１］
図５は、図１に示す制御装置３０で実行される絶縁抵抗低下部位の特定に関する処理を説明するフローチャートである。

図１および図５を参照して、まず制御装置３０は、漏電検出器４２の出力に基づいて、絶縁抵抗低下の異常の有無を検出する（ステップＳ１）。

図６は、漏電検出器４２による漏電の検出方法を説明するための図である。
図３、図６を参照して、交流信号ＶＮ１は、バンドパスフィルタ６４が出力する交流信号である。交流信号ＶＮ１は、回路系７０あるいはバッテリＢ１において漏電が発生していないとき波形ＷＶ１となる。

一方、交流信号ＶＮ１は、回路系７０およびバッテリＢ１のいずれかにおいて漏電が発生しているときには波形ＷＶ２となる。ピークホールド回路６５は、波形ＷＶ１に基づいて電圧値Ｖｋ１を出力し、波形ＷＶ２に基づいて電圧値Ｖｋ２を出力する。

このような波形を観測することによって、電気系統に漏電が発生していることが検出できる。

再び、図５を参照して、ステップＳ１において絶縁抵抗の低下異常が検出されていない場合には、ステップＳ５に処理が進み処理が終了となる。一方、ステップＳ１において絶縁抵抗の低下異常が検出された場合にはステップＳ２に処理が進む。

ステップＳ２では、通常走行から退避走行への移行が行なわれる。その際に、インバータ中のパワー素子の温度上昇が抑制される。

図７は、図５のステップＳ２で実行される退避走行中のパワー素子の温度上昇を抑制する制御の詳細を示したフローチャートである。

図７を参照して、まずステップＳ１１において、インバータ１４の温度センサ３７で検出された温度Ｔ１が所定のしきい値ＴＨ１よりも高いか否かが判断される。ステップＳ１１において、Ｔ１＞ＴＨ１が成立した場合には、ステップＳ１２に処理が進みモータジェネレータＭＧ１用のインバータ１４の回生制限、または負荷率制限が実行される。しきい値を複数設けておき、温度Ｔ１の値に応じて、インバータ１４の回生を禁止したり、インバータ１４のＩＧＢＴ素子のゲートを遮断したりして、モータジェネレータＭＧ２のみを使用するモータ走行を行なうようにしても良い。

パワー素子の中でもダイオードに電流が流れるのは、回生が行なわれる場合である。回生電流を制限することで、ダイオードの温度の上昇を抑えることができる。また、ＩＧＢＴからダイオードへの伝熱により温度が上昇する場合には、負荷率制限またはインバータゲート遮断を指令することにより、ＩＧＢＴとダイオードの両方の温度上昇を抑えることができる。

ステップＳ１１において、Ｔ１＞ＴＨ１が成立しなかった場合や、ステップＳ１２の処理を実行した場合には、ステップＳ１３に処理が進む。

ステップＳ１３では、インバータ２２の温度センサ３８で検出された温度Ｔ２が所定のしきい値ＴＨ２よりも高いか否かが判断される。ステップＳ１３において、Ｔ２＞ＴＨ２が成立した場合には、ステップＳ１４に処理が進みモータジェネレータＭＧ２用のインバータ２２の回生制限、または負荷率制限が実行される。しきい値を複数設けておき、温度Ｔ２の値に応じて、インバータ２２の回生を禁止したり、インバータ２２のＩＧＢＴ素子のゲートを遮断したりして、エンジン４およびモータジェネレータＭＧ１のみを使用する直行走行を行なうようにしても良い。

ステップＳ１３において、Ｔ２＞ＴＨ２が成立しなかった場合や、ステップＳ１４の処理を実行した場合には、ステップＳ１５に処理が進む。

ステップＳ１５では、インバータ２６の温度センサ３９で検出された温度Ｔ３が所定のしきい値ＴＨ３よりも高いか否かが判断される。ステップＳ１５において、Ｔ３＞ＴＨ３が成立した場合には、ステップＳ１６に処理が進みモータジェネレータＭＧＲ用のインバータ２６の回生制限、または負荷率制限が実行される。しきい値を複数設けておき、温度Ｔ３の値に応じて、インバータ２６の回生を禁止したり、インバータ２６のＩＧＢＴ素子のゲートを遮断したりして、モータジェネレータＭＧＲの使用を禁止して前輪のみ駆動して退避走行を行なうようにしても良い。

たとえば、モータジェネレータＭＧＲおよびインバータ２６が水冷されたＰＣＵとは離隔した場所に配置されている場合には、インバータ２６の素子温度は上昇しやすく冷却されにくい。このような場合には、モータジェネレータＭＧＲを使用しないようにして、ＦＦ走行を行なえばよい。

ステップＳ１５において、Ｔ３＞ＴＨ３が成立しなかった場合や、ステップＳ１６の処理を実行した場合には、ステップＳ１７に処理が進み、制御は図５のフローチャートに戻される。

なお、しきい値ＴＨ１〜ＴＨ３の各々は、絶縁低下部位を特定するためにパワー素子のリーク電流が十分少なくなる温度であれば良く、適宜実験的に定めても良い。

再び図５を参照して、ステップＳ２の退避走行への移行が完了すると、ステップＳ３に処理が進み、一定時間経過したか否かの時間待ちが実行される。なお、この時に温度Ｔ１〜Ｔ３のいずれもが各々に対応するしきい値より温度が低くなるまで待つようにしても良い。

ステップＳ３の素子冷却待ちの時間が経過した後には、ステップＳ３からステップＳ４に処理が進む。ステップＳ４では絶縁抵抗が低下した部位を特定するための制御が実行される。

図８は、図５のステップＳ４の絶縁抵抗が低下した部位を特定する処理の詳細を示したフローチャートである。

図４、図８を参照して、ステップＳ２１においてユーザがイグニッションスイッチをオフにしているか否かが判断される。イグニッションスイッチがオフに設定されていれば、車両は停止状態となっており、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧＲへの通電を遮断しても問題は生じない。ステップＳ２１において、イグニッションスイッチがオフに設定されていなければ、イグニッションスイッチがオフに設定されるまでステップＳ２１の処理が継続される。

ステップＳ２１において、イグニッションスイッチがオフに設定されていれば、ステップＳ２２に処理が進む。ステップＳ２２では、モータジェネレータＭＧＲ，ＭＧ１，ＭＧ２，エアコンにそれぞれ対応するインバータ２６，１４，２２，５０のインバータゲートを１つずつ遮断して、漏電検出器４２によってインピーダンスの変化を観測する。

たとえば、停車中で各モータジェネレータが作動していない場合に、最初にインバータ１４のゲートを遮断した場合にインピーダンスが変化して、それまで検出されていた漏電が検出されなくなれば、インバータ１４か領域ＡＲ２が絶縁抵抗低下箇所であると特定される。

また、インバータ２２のゲートを遮断した場合にインピーダンスが変化して、それまで検出されていた漏電が検出されなくなれば、インバータ２２か領域ＡＲ３が絶縁抵抗低下箇所であると特定される。

また、インバータ２６のゲートを遮断した場合にインピーダンスが変化して、それまで検出されていた漏電が検出されなくなれば、インバータ２６（領域ＡＲ７）か領域ＡＲ４が絶縁抵抗低下箇所であると特定される。

また、インバータ５０のゲートを遮断した場合にインピーダンスが変化して、それまで検出されていた漏電が検出されなくなれば、インバータ５０か領域ＡＲ６が絶縁抵抗低下箇所であると特定される。

上記のいずれのゲート遮断を行なっても領域ＡＲ２、ＡＲ３，ＡＲ４，ＡＲ５，ＡＲ７について絶縁抵抗低下箇所である特定が行なわれなかった場合、接続部４０のシステムメインリレーを遮断し、それまで検出されていた漏電が検出されなくなれば、領域ＡＲ５が絶縁抵抗低下箇所であると特定される。接続部４０のシステムメインリレーを遮断しても、漏電が検出されているようであれば、領域ＡＲ１が絶縁抵抗低下箇所であると特定される。

ステップＳ２２で上記のようなインピーダンス変化が観測された後に、ステップＳ２３に処理が進み、絶縁抵抗低下箇所の特定と記憶が実行される。

そしてステップＳ２４において、次回車両起動時の動作モードが設定される。図２の動作モード設定部３４は、絶縁抵抗の低下が生じている部位に応じた動作モードを決定する。次回起動時に、起動指示ＩＧがオフ状態からオン状態に変化すると、動作モード設定部３４は、決定した動作モードに応じて昇圧コンバータ制御部３１と、ＭＧ用インバータ制御部３２と、リレー制御部３３と、エアコン制御部３５とに対して、制御動作を行なうよう指示したり、制御動作を禁止したりする。これにより車両１００の次回起動時には、決定した動作モードに従って車両１００が動作する。

ステップＳ２４の処理が終了するとステップＳ２５において図５のフローチャートに制御が戻され、ステップＳ５において処理が終了する。

以下、実施の形態１について総括する。実施の形態１に開示される車両は、パワー素子を含む電気系統を備える。実施の形態１の車両の制御装置は、電気系統の絶縁抵抗の低下を検出するための漏電検出器４２と、絶縁抵抗低下部位を特定するための制御を行なう制御装置３０とを備える。制御装置３０は、漏電検出器４２によって絶縁抵抗の低下が検出された場合に、パワー素子の温度を低下させる制御を行なった後に、絶縁抵抗低下部位を特定するための制御を行なう。

好ましくは、制御装置３０は、パワー素子の温度を低下させる制御として、車両を通常走行から退避走行へ移行させる。

より好ましくは、車両は、パワー素子を含んで構成されるインバータ１４，２２，２６をさらに備える。制御装置３０は、退避走行実行時は、通常走行実行時よりも、インバータの発熱が低下するように制限をかけた状態でインバータ１４，２２，２６を制御する。

以上説明したように、実施の形態１では、ダイオード等のパワー素子が冷却するまで待ってから、絶縁低下部位を特定する制御を実施するので、ダイオード等の漏れ電流に起因する故障発生領域の誤検出が低減する。これにより、修理工場などにおける適切な部品交換を行なうことが容易となり、一発で故障が完治する可能性が高まる。

また、本実施の形態では、絶縁低下部位を特定する性能を確保しつつ、絶縁低下異常を検出した後に退避走行を継続させることができ、故障により路上から退避できない状況を回避できる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、高温となっている部分の発熱を抑制するようにして退避走行を行なって、パワー素子の温度を下げてから絶縁抵抗の低下箇所の特定を行なった。パワー素子の温度を下げる他の方法として、外部から冷却する方法がある。実施の形態２では、冷却装置の冷却能力を変化させる。

図９は、実施の形態２で実行される制御を説明するためのフローチャートである。図１、図９を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ１０１において、絶縁抵抗の低下異常の検出有無が判断される。検出方法については、図５のステップＳ１と同様であるので、ここでは説明は繰返さない。

ステップＳ１０１において絶縁抵抗の低下異常が検出されていない場合には、ステップＳ１０５に処理が進み処理が終了となる。一方、ステップＳ１０１において絶縁抵抗の低下異常が検出された場合にはステップＳ１０２に処理が進む。

ステップＳ１０２では、ウォータポンプ８、ラジエータファン６、ブロアファン３６の強制駆動が実行される。強制駆動は、たとえば、回転速度がＨｉとＬｏに設定可能である場合に、通常であればＬｏ設定としている設定をＨｉ設定に変化させるようにする。

この場合に、実施の形態１で発熱を抑制する箇所を選択したのと同様に、温度Ｔ１〜Ｔ３に応じて冷却装置を強制駆動する部分を選択しても良い。

ステップＳ１０２のファンやウォータポンプの強制駆動が完了すると、ステップＳ１０３に処理が進み、一定時間経過したか否かの時間待ちが実行される。なお、この時に温度Ｔ１〜Ｔ３のいずれもが各々に対応するしきい値より温度が低くなるまで待つようにしても良い。

ステップＳ１０３の素子冷却待ちの時間が経過した後には、ステップＳ１０３からステップＳ１０４に処理が進む。ステップＳ１０４では絶縁抵抗が低下した部位を特定するための制御が実行される。なお、ステップＳ１０４の処理は、図５のステップＳ４の処理と同様であるので、ここでは説明は繰返さない。

ステップＳ１０４の処理が実行された後には、ステップＳ５において処理が終了する。
以下、実施の形態２について総括する。実施の形態２に開示される車両は、パワー素子を含む電気系統を備える。実施の形態２の車両の制御装置は、電気系統の絶縁抵抗の低下を検出するための漏電検出器４２と、絶縁抵抗低下部位を特定するための制御を行なう制御装置３０とを備える。制御装置３０は、漏電検出器４２によって絶縁抵抗の低下が検出された場合に、パワー素子の温度を低下させる制御を行なった後に、絶縁抵抗低下部位を特定するための制御を行なう。

好ましくは、車両は、パワー素子の温度を冷却する冷却装置をさらに備える。制御装置３０は、パワー素子の温度を低下させる制御として、冷却能力が増加するように冷却装置を制御する。

より好ましくは、冷却装置は、ウォータポンプ８、ラジエータファン６、およびブロアファン３６のいずれかを含む。

以上説明したように、実施の形態２では、実施の形態１と同様に、ダイオード等のパワー素子が冷却するまで待ってから、絶縁低下部位を特定する制御を実施するので、ダイオード等の漏れ電流に起因する故障発生領域の誤検出が低減する。これにより、修理工場などにおける適切な部品交換を行なうことが容易となり、一発で故障が完治する可能性が高まる。

また、実施の形態２では、走行性能を低下させずに、絶縁抵抗の低下部位を特定する性能を向上させることができる。

なお、ウォータポンプ、ラジエータファン、ブロアファンを高速で動かし続けることは、振動および騒音や、ユニットの耐久性の面で不利となる。したがって、これらの駆動時間や駆動の強さ（Ｈｉ，Ｍｉｄ，Ｌｏ）をユーザの利便性やユニットの耐久性に基づいて適合することが望ましい。

なお、実施の形態１の発熱抑制と、実施の形態２の冷却能力増加とを組み合わせて行っても良い。

［車両構成の変形例］
図１０は、車両構成の変形例を示す図である。図１で説明した車両の構成では、インバータ２６はバッテリＢ１の直流電圧を受けてモータジェネレータに交流電圧を供給した。しかし、図１０に示すように、インバータ２６が昇圧コンバータ１２で昇圧された直流電圧を受けてモータジェネレータに交流電圧を供給するように構成を変形しても良い。

図１１は、図１０の車両における駆動装置を説明するための模式図である。図４では、バッテリＢ１の電圧がインバータ２６に供給される構成となっていたが、図１１では昇圧コンバータ１２の昇圧後の電圧がインバータ２６に供給される構成となっている。

図１０、図１１に示す変形例の構成では、インバータ２６はモータジェネレータＭＧＲ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２６は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧＲにおいて発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。この変形例の他の部分については、図１および図４で説明した構成と同様であるので説明は繰返さない。

このような変形例の車両の構成であっても、図２、図３、図５〜図９で説明した絶縁抵抗低下部位の特定に関する処理を適用して漏電箇所の正確な特定が可能となる。

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。

２，２７ 車輪、３ 動力分配機構、４ エンジン、６ ラジエータファン、７ ラジエータ、８ ウォータポンプ、９ リザーブタンク、１０，１３，２１ 電圧センサ、１１，２４，２８ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４，２２，２６，５０，５６ インバータ、３０ 制御装置、３１ 昇圧コンバータ制御部、３２ ＭＧ用インバータ制御部、３３ リレー制御部、３４ 動作モード設定部、３５ エアコン制御部、３６ ブロアファン、３７，３８，３９ 温度センサ、４０ 接続部、４２ 漏電検出器、５２ エアコン、５４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、６０ 警告ランプ、６１ 交流電源、６２，Ｒ１ 抵抗、６３ コンデンサ、６４ バンドパスフィルタ、６５ ピークホールド回路、７０ 回路系、１００ 車両、ＡＲ１〜ＡＲ７ 領域、Ｂ１ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｆ フューズ、Ｌ１ リアクトル、ＭＡ モータ、ＭＧ１，ＭＲ２，ＭＧＲ モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、ＳＬ 接地ライン、ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ，ＳＭＲＰ システムメインリレー、ＳＰ サービスプラグ。

Claims (6)

1. 前輪駆動用モータと後輪駆動用モータとを駆動する電気系統を備えた車両の制御装置であって、
   前記電気系統の絶縁抵抗の低下を検出するための検出部と、
   絶縁抵抗低下部位を特定するための制御を行なう制御部とを備え、
   前記制御部は、前記検出部によって前記絶縁抵抗の低下が検出され、かつ、前記後輪駆動用モータを駆動するインバータの温度が所定値よりも高い場合には、前記インバータのパワー素子の温度を低下させるために前記インバータの出力を制限した退避走行制御を行なった後に、前記絶縁抵抗低下部位を特定するための制御を行なう、車両の制御装置。
2. 前記制御部は、前記退避走行制御として、前記インバータの使用を禁止し、前記前輪駆動用モータを使用して車両を走行させる、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記制御部は、前記絶縁抵抗低下部位を特定するための制御を行なった結果、前記絶縁抵抗低下部位が特定された場合に前記絶縁抵抗低下部位を記憶し、次回車両起動時に絶縁抵抗の低下が生じている部位に応じた動作モードを設定する、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
4. 前記車両は、前記パワー素子の温度を冷却する冷却装置をさらに備え、
   前記制御部は、前記パワー素子の温度を低下させる制御として、冷却能力が増加するように前記冷却装置を制御する、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
5. 前記冷却装置は、
   ウォータポンプ、ラジエータファン、およびブロアファンのいずれかを含む、請求項４に記載の車両の制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両の制御装置を備える車両。

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