JP6274169B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

この発明はモータ駆動装置に関し、特に、蓄電装置とインバータとの間にコンバータを備えるモータ駆動装置に関する。

特許文献１に開示される車両は、バッテリ、インバータ、バッテリとインバータとの間に設けられる昇圧コンバータ、及びインバータの電圧を平滑化する平滑用コンデンサを備える。昇圧コンバータは、上アームと下アームとを含む。上アーム及び下アームの各々は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子と、ＩＧＢＴ素子に逆並列に接続されたダイオードとを含む。

この車両は、平滑用コンデンサの電圧が過電圧しきい値を超える場合に、昇圧コンバータに対して動作制限を行う過電圧保護回路をさらに備える。この車両においては、過電圧保護回路に異常が生じた場合に、上アームＯＮ走行が行なわれる。上アームＯＮ走行とは、上側のＩＧＢＴ素子がオンに固定され、かつ、下側のＩＧＢＴ素子がオフに固定された状態（上アームＯＮ状態）で行なわれる走行のことである。上アームＯＮ走行時には、昇圧コンバータによる昇圧が行なわれない。したがって、この車両によれば、過電圧保護回路に異常が生じた場合に、平滑用コンデンサの過電圧を防止しつつ、走行することができる。

また、この車両においては、昇圧コンバータに異常が生じた場合には、昇圧コンバータをシャットダウンした状態で走行が行なわれる。この場合には、昇圧コンバータがシャットダウンされているので、昇圧コンバータによる昇圧が行なわれない。したがって、この車両によれば、昇圧コンバータに異常が生じた場合にも、平滑用コンデンサの過電圧を防止することができる。

特開２００９−６０７２６号公報

上記特許文献１に開示される車両においては、昇圧コンバータに異常がある状態での走行時、昇圧コンバータがシャットダウンされているため、バッテリからインバータへの電力供給は行なわれるが、インバータからバッテリへの電力供給は行なわれない。したがって、走行時にバッテリからの放電が生じる一方であるので、バッテリの充電量で定まる短距離しか走行を継続することができない。

一方、昇圧コンバータの異常が上アームに含まれる（上側の）ＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）の短絡である場合には、上アームＯＮ走行を行うことができる。上アームＯＮ走行においては、インバータに接続されたモータにより発電された電力がバッテリに供給され得るので、走行距離を伸ばすことができる。

しかしながら、本発明者らは、上アームＯＮ走行を行うために、短絡状態のスイッチング素子にオン信号が入力されると、コンバータによりフェール信号が生成されるとの知見を得た。仮に、スイッチング素子が短絡状態となった場合にコンバータによりフェール信号が生成されるシステムにおいて、コンバータによりフェール信号が生成された場合に、上アームＯＮ走行を行うために、短絡状態の上側のスイッチング素子にオン信号が入力されるとする。このようなシステムにおいては、上側のスイッチング素子の短絡時に、上側のスイッチング素子へのオン信号の入力に伴うフェール信号の生成と、フェール信号の生成に伴う上側のスイッチング素子へのオン信号の入力とが繰り返され、上アームＯＮ走行が実現されない。

この発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、コンバータに含まれる上側のスイッチング素子に短絡異常が生じた場合に、コンバータの上アームＯＮ走行を実現することができるモータ駆動装置を提供することである。

この発明のある局面に従うモータ駆動装置は、蓄電装置と、インバータと、コンバータと、制御装置とを備える。インバータは、モータを駆動する。コンバータは、蓄電装置とインバータとの間に設けられ、インバータの入力電圧を蓄電装置の電圧以上に昇圧する。制御装置は、インバータ及びコンバータを制御する。コンバータは、蓄電装置に接続された電力線対のうちの正極線とインバータの直流側の正極線との間に接続される上側のスイッチング素子と、電力線対の間に接続される下側のスイッチング素子とを含む。コンバータは、上側のスイッチング素子が短絡状態となった場合、又は短絡状態の上側のスイッチング素子にオン信号が入力された場合にフェール信号を出力する。制御装置は、フェール信号が出力されたときは、コンバータを停止するようにコンバータを制御する。そして、フェール信号が上側のスイッチング素子が短絡状態となることによって出力されたものであるときは、制御装置は、さらに、上側のスイッチング素子へのオン信号の出力を非実行とした状態で、モータによる力行運転及び回生運転が行なわれるようにインバータを制御する。

このモータ駆動装置においては、短絡状態の上側のスイッチング素子へのオン信号の出力が非実行とされた状態でモータによる力行運転及び回生運転が行なわれる。したがって、このモータ駆動装置によれば、上側のスイッチング素子の短絡時に、上側のスイッチング素子へのオン信号の入力に伴うフェール信号の生成とフェール信号の生成に伴う上側のスイッチング素子へのオン信号の入力とが繰り返されず、上アームＯＮ走行を実現することができる。

この発明によれば、コンバータに含まれる上側のスイッチング素子に短絡異常が生じた場合に、コンバータの上アームＯＮ走行を実現することができるモータ駆動装置を提供することができる。

ハイブリッド車両の電気的な構成を示す全体構成図である。 ＩＧＢＴ素子の駆動回路と周辺部品との関係を示す図である。 フェール信号の出力に関するフローチャートである。 上側のＩＧＢＴ素子短絡時の上アームＯＮ走行への移行動作を示すフローチャートである。

以下、この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、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
＜ハイブリッド車両の構成＞
図１は、この実施の形態によるモータ駆動装置が搭載された電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の電気的な構成を示す全体構成図である。図１を参照して、このハイブリッド車両１００は、エンジン２と、動力分割装置３と、車輪４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを備える。また、ハイブリッド車両１００は、蓄電部Ｂと、システムメインリレーＳＭＲと、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」とも称する。）５と、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」とも称する。）４０と、電流センサ５０とをさらに備える。

エンジン２及びモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、動力分割装置３に連結される。そして、ハイブリッド車両１００は、エンジン２及びモータジェネレータＭＧ２の少なくとも一方からの駆動力によって走行する。エンジン２が発生する動力は、動力分割装置３によって２経路に分割される。すなわち、一方は車輪４へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータＭＧ１へ伝達される経路である。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、交流回転電機である。たとえば、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。

モータジェネレータＭＧ１は、動力分割装置３によって分割されたエンジン２の運動エネルギーを用いて逆起電力を発生する（発電）。そして、その逆起電力は、ＰＣＵ５のインバータ２０（後述）により交流から直流に変換され、コンバータ１０により電圧が調整されて蓄電部Ｂへ供給される。逆起電力を生じるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転のことを、以下、回生運転と称する。

モータジェネレータＭＧ２は、蓄電部Ｂに蓄えられた電力及びモータジェネレータＭＧ１により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータＭＧ２の駆動力は車輪４に伝達される。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、エンジン２をアシストしたり、モータジェネレータＭＧ２自身の駆動力によって車両を走行させたりする。車両駆動力を生じるモータジェネレータＭＧ２の運転のことを、以下、力行運転と称する。

また、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、モータジェネレータＭＧ２が回転することにより、逆起電力が発生する（回生運転）。そして、その逆起電力は、ＰＣＵ５のインバータ３０（後述）により交流から直流に変換され、コンバータ１０により電圧が調整されて蓄電部Ｂへ供給される。

動力分割装置３は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２及びエンジン２の間で動力を分配する。たとえば、動力分割装置３としては、サンギヤ、プラネタリキャリヤ及びリングギヤの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２及び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。

蓄電部Ｂは、充放電可能なリチウムイオン二次電池である。蓄電部Ｂは、システムメインリレーＳＭＲを介してＰＣＵ５へ直流電力を供給する。また、蓄電部Ｂは、ＰＣＵ５から出力される直流電力を受けて充電される。なお、蓄電部Ｂとして、ニッケル水素二次電池や電気二重層キャパシタを用いることもできる。システムメインリレーＳＭＲは、蓄電部ＢとＰＣＵ５との間に配設される。

電流センサ５０は、蓄電部Ｂに対して入出力される電流ＩＢを検出し、その検出値をＥＣＵ４０へ出力する。なお、電流センサ５０は、蓄電部Ｂからの放電時、電流ＩＢを正値として検出する。一方、蓄電部Ｂへの充電時、電流センサ５０は、電流ＩＢを負値として検出する。

ＰＣＵ５は、コンバータ１０と、インバータ２０，３０と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。

コンバータ１０は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとを含む。ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に直列に接続される。また、ＩＧＢＴ素子Ｑ１は、正極線Ｐ１と正極線ＰＬ２（インバータ２０，３０の直流側の正極線）との間に接続される。また、ＩＧＢＴ素子Ｑ２は、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬとの間に接続される。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ２は、蓄電部Ｂに接続された電力線対の間に接続される。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２に逆並列に接続される。リアクトルＬは、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２の接続ノードと正極線ＰＬ１との間に接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ１がオン（電気的に導通）されている場合には、インバータ２０，３０から出力される電流は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１を通じて、正極線ＰＬ２から正極線ＰＬ１へと流れる。また、ＩＧＢＴ素子Ｑ１がオフ（電気的に遮断）されている場合には、インバータ２０，３０から出力される電流は、正極線ＰＬ２から正極線ＰＬ１へ流れない。

なお、以下では、ＩＧＢＴ素子Ｑ１及びダイオードＤ１から成るモジュールは、「上アーム」とも称される。また、ＩＧＢＴ素子Ｑ２及びダイオードＤ２から成るモジュールは、「下アーム」とも称される。

コンバータ１０は、ＥＣＵ４０からのスイッチング制御信号ＰＷＣに基づいて、正極線ＰＬ２の電圧を正極線ＰＬ１の電圧以上に昇圧する。具体的には、コンバータ１０は、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のオン時に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。そして、コンバータ１０は、リアクトルＬに蓄積されたエネルギーをＩＧＢＴ素子Ｑ２のオフ時にダイオードＤ１を介して正極線ＰＬ２へ放出する。

なお、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のオンデューティーを大きくすると、リアクトルＬに蓄積されるエネルギーが大きくなる。その結果、正極線ＰＬ２の電圧は上昇する。一方、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のオンデューティーを大きくすると、正極線ＰＬ２から正極線ＰＬ１へ流れる電流が大きくなる。その結果、正極線ＰＬ２の電圧は低下する。コンバータ１０は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のデューティー比を制御することによって、正極線ＰＬ２の電圧を正極線ＰＬ１の電圧以上の任意の電圧に制御できる。

たとえば、ＩＧＢＴ素子Ｑ１がオンに固定され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２がオフに固定されると、蓄電部Ｂの電圧は、コンバータ１０により昇圧されることなく、そのままコンデンサＣ２に印加される。このような状態で、ハイブリッド車両１００を駆動させることを、以下、上アームＯＮ走行と称する。上アームＯＮ走行においては、蓄電部Ｂからインバータ２０，３０への電力供給が行なわれることにより、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による力行運転が行なわれる。また、上アームＯＮ走行においては、インバータ２０，３０から蓄電部Ｂへの電力供給が行なわれることにより、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による回生運転が行なわれる。

また、コンバータ１０は、たとえば、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２の何れかが短絡した場合にフェール信号ＦＣＶを出力する。どのような場合にフェール信号ＦＣＶが出力されるかについては後程詳しく説明する。フェール信号ＦＣＶがＥＣＵ４０に出力されることで、ＥＣＵ４０は、コンバータ１０にシャットダウン信号ＳＤＣを出力する。コンバータ１０は、ＥＣＵ４０からシャットダウン信号ＳＤＣを受けると、動作を停止する。具体的には、コンバータ１０は、シャットダウン信号ＳＤＣを受けると、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のゲートを遮断する。

コンデンサＣ１は、正極線Ｐ１と負極線ＮＬ１との間に接続される。コンデンサＣ１には、蓄電部Ｂの電圧が印加される。コンデンサＣ２は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に接続される。コンデンサＣ２には、コンバータ１０により昇圧された電圧が印加される。

インバータ２０，３０は、それぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対応して設けられる。インバータ２０，３０の各々は、いわゆる三相インバータであり、ＩＧＢＴ素子と、そのＩＧＢＴ素子に逆並列に接続されたダイオードとからなるモジュールを６個備えている。インバータ２０は、モータジェネレータＭＧ１が発生した逆起電力（三相交流電力）を直流電力に変換し、回生電力として正極線ＰＬ２へ出力する。インバータ３０は、正極線ＰＬ２から受ける直流電力をＥＣＵ４０からの信号ＰＷＩ２に基づいて三相交流電力に変換し、モータジェネレータＭＧ２へ出力する。また、インバータ３０は、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時、モータジェネレータＭＧ２が発生した逆起電力（三相交流電力）を直流電力に変換し、回生電力として正極線ＰＬ２へ出力する。

また、インバータ２０，３０は、ＥＣＵ４０からそれぞれシャットダウン信号ＳＤ１，ＳＤ２を受けると、動作を停止する。具体的には、インバータ２０，３０は、それぞれシャットダウン信号ＳＤ１，ＳＤ２を受けると、インバータに含まれる全てのＩＧＢＴ素子（図示せず）のゲートを遮断する。

ＥＣＵ４０は、アクセル開度や車両速度、その他各センサからの信号に基づいて、コンバータ１０及びモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成する。ＥＣＵ４０は、生成した信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれコンバータ１０及びインバータ２０，３０へ出力する。

このようなハイブリッド車両１００において、たとえば、コンバータ１０が故障しているとする。この故障がＩＧＢＴ素子Ｑ１の短絡により生じている場合には、蓄電部Ｂからインバータ２０への方向、及びインバータ２０から蓄電部Ｂへの方向の両方向に電流が流れ得る。したがって、この場合には、ＩＧＢＴ素子Ｑ１がオンに固定され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２がオフに固定された状態（上アームＯＮ状態）と同一の電流の流れを実現できる。その結果、この場合には、上アームＯＮ走行と実質的に同一な走行を行うことができる。

ここで、本発明者らは、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡している場合に、ＩＧＢＴ素子Ｑ１にオン信号が入力されると、フェール信号ＦＣＶが生成されるという知見を得た。

仮に、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡していたとしても上アームＯＮ走行を行うためにＩＧＢＴ素子Ｑ１にオン信号を入力することが必要であるとする。

この場合には、まず、上アームＯＮ走行を行うために、ＩＧＢＴ素子Ｑ１にオン信号が入力される。ＩＧＢＴ素子Ｑ１にオン信号が入力されることで、フェール信号ＦＣＶが生成され、生成されたフェール信号ＦＣＶはＥＣＵ４０に出力される。ＥＣＵ４０は、フェール信号ＦＣＶを受けて、コンバータ１０に含まれる何れの部品に異常があるかを調べるため、コンバータ１０にシャットダウン信号ＳＤＣを出力する。そして、ＥＣＵ４０は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡していると判断し、上アームＯＮ走行を実現するために、ＩＧＢＴ素子Ｑ１に再びオン信号を出力する。このように、上アームＯＮ走行を行うためにＩＧＢＴ素子Ｑ１にオン信号を入力することが必要であるとすると、ＩＧＢＴ素子Ｑ１へのオン信号の入力に伴うフェール信号ＦＣＶの生成とＥＣＵ４０へのフェール信号ＦＣＶの入力に伴うＩＧＢＴ素子Ｑ１へのＯＮ信号の出力とが繰り返されることとなる。その結果、上アームＯＮ走行を実現することができない。

そこで、この実施の形態に従うモータ駆動装置が搭載されたハイブリッド車両１００において、ＥＣＵ４０は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡状態である場合にフェール信号ＦＣＶがコンバータ１０により出力されたときは、まず、コンバータ１０が停止するようにコンバータ１０を制御する。そして、ＥＣＵ４０は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１へのオン信号の出力を非実行とした状態で、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による力行運転及び回生運転（上アームＯＮ走行）が行なわれるようにインバータ２０，３０を制御する。

ＩＧＢＴ素子Ｑ１は、短絡状態であるのでオン信号が入力されなくとも、電気的には実質的にオン状態といえる。したがって、短絡状態のＩＧＢＴ素子Ｑ１へのオン信号の出力が非実行とされた状態で、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による力行運転及び回生運転が行なわれることで、ＩＧＢＴ素子Ｑ１の短絡時に上アームＯＮ走行を実現することができる。

次に、フェール信号ＦＣＶがどのような場合に出力されるか、及び、ＩＧＢＴ素子Ｑ１の短絡時にＩＧＢＴ素子Ｑ１にオン信号を入力せずに上アームＯＮ走行を行う理由についてより詳細に説明する。

＜フェール信号の出力条件＞
図２は、駆動回路６０によりフェール信号ＦＣＶが生成されるパターンについて説明するための図である。図２は、特にコンバータ１０に含まれるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のうちＩＧＢＴ素子Ｑ１に接続される駆動回路６０に着目した図である。

図２を参照して、駆動回路６０は、コンバータ１０に含まれる。駆動回路６０は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のゲート端子及び駆動電源７０に接続される。なお、図では省略されているが、ＩＧＢＴ素子Ｑ２の駆動回路もコンバータ１０に含まれ、駆動回路６０と同等の構成を有する。駆動回路６０は、ＥＣＵ４０から出力されたスイッチング制御信号ＰＷＣが入力されることにより、駆動電源７０の駆動電圧（たとえば、１５Ｖ）をＩＧＢＴ素子Ｑ１のゲート端子に印加する。すなわち、駆動回路６０は、スイッチング制御信号ＰＷＣが入力されることにより、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のゲート端子にオン信号を出力する。これにより、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタ−エミッタ間は電気的に導通する。

駆動回路６０とＩＧＢＴ素子Ｑ１との間には、抵抗Ｒ１が設けられている。抵抗Ｒ１には、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタ−エミッタ間に流れる電流より遥かに小さい電流（たとえば、１／６０００程度）が流れる。駆動回路６０は、抵抗Ｒ１を流れる電流の大きさを検知することで、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタ−エミッタ間に流れる電流の大きさを推定することができる。

そして、フェール信号ＦＣＶは、少なくとも次の２つの場合に駆動回路６０により生成される。第１に、フェール信号ＦＣＶは、抵抗Ｒ１を流れる電流が所定よりも増加した場合に、駆動回路６０により出力される。抵抗Ｒ１に流れる電流が所定よりも増加した場合には、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタ−エミッタ間に短絡が生じている可能性が高いからである。第２に、フェール信号ＦＣＶは、駆動電源７０の電圧値が所定よりも低下した場合に、駆動回路６０により出力される。駆動電源７０の電圧値が所定よりも低下した場合には、コンバータ１０に何らかの異常が生じている可能性が高いからである。

ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタ−エミッタ間が短絡している場合には、ＩＧＢＴ素子Ｑ１は既に半導体として機能せず、ゲート−エミッタ間も短絡した状態となっている。このような短絡状態のＩＧＢＴ素子Ｑ１のゲート端子に駆動電源７０の駆動電圧が印加されると、駆動電源７０の電位が低下し、駆動電源７０の電圧が低下する。その結果、駆動電源７０の電圧が所定よりも低下すると、上述の通り、駆動回路６０は、フェール信号ＦＣＶを出力する。

図３は、フェール信号ＦＣＶの出力に関するフローチャートである。図３を参照して、コンバータ１０による昇圧を伴う通常走行時に、駆動回路６０は、抵抗Ｒ１を介して駆動回路６０に流れ込む電流が所定値以上であり、ＩＧＢＴ素子Ｑ１に過電流が生じているか否かを検知する（ステップＳ１００）。駆動回路６０に流れ込む電流が所定値以上であり、過電流が生じていると検知された場合には、ＩＧＢＴ素子Ｑ１において短絡が生じている可能性が高く、フェール信号ＦＣＶを生成する必要があるためこのような検知がなされている。

駆動回路６０に流れ込む電流が所定値未満であり、過電流が生じていないことが検知されると（ステップＳ１００においてＮＯ）、駆動回路６０は、駆動電源７０の駆動電圧が所定電圧Ｖｔｈ以下であるか否かを検知する（ステップＳ１１０）。駆動電源７０の駆動電圧が所定電圧Ｖｔｈ以下である場合には、コンバータ１０に何らかの異常が生じている可能性が高く、フェール信号ＦＣＶを生成する必要があるためこのような判定がなされている。駆動電源７０の駆動電圧が所定電圧Ｖｔｈより大きいと検知されると（ステップＳ１１０においてＮＯ）、処理はステップＳ１２０に移行する。

ステップＳ１００において、駆動回路６０に流れ込む電流が所定値以上であり、過電流が生じていることが検知された場合（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、又はステップＳ１１０において、駆動電源７０の駆動電圧が所定電圧Ｖｔｈ以下であると検知された場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）に、駆動回路６０は、フェール信号ＦＣＶを生成し、生成したフェール信号ＦＣＶをＥＣＵ４０に出力する。フェール信号ＦＣＶが出力されると、処理は、ステップＳ１２０に移行する。

上述のように、短絡状態のＩＧＢＴ素子Ｑ１にオン信号が入力されると、駆動電源７０の駆動電圧は低下する。すなわち、上アームＯＮ走行を行う際に、短絡状態のＩＧＢＴ素子Ｑ１にオン信号が入力されると、駆動電源７０の駆動電圧が所定電圧Ｖｔｈ以下に低下し、フェール信号ＦＣＶが生成される。フェール信号ＦＣＶがＥＣＵ４０に入力されることにより、コンバータ１０が停止され、仮に上アームＯＮ走行を行うためにＩＧＢＴ素子Ｑ１にオン信号が入力されることとなっている場合には、ＩＧＢＴ素子Ｑ１に再度オン信号が入力されることとなる。その結果、ＩＧＢＴ素子Ｑ１へのオン信号の入力に伴うフェール信号ＦＣＶの生成とＥＣＵ４０へのフェール信号ＦＣＶの入力に伴うＩＧＢＴ素子Ｑ１へのオン信号の出力とが繰り返されることとなり、上アームＯＮ走行を実現することができない。

そこで、この実施の形態に従うモータ駆動装置が搭載されたハイブリッド車両１００においては、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡状態である場合に、ＩＧＢＴ素子Ｑ１へのオン信号の入力が非実行とされた状態で、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による力行運転及び回生運転（上アームＯＮ走行）が行なわれる。

これにより、ＩＧＢＴ素子Ｑ１に短絡が生じた場合に、ＩＧＢＴ素子Ｑ１にはオン信号が入力されないため、フェール信号ＦＣＶが生成されず、上アームＯＮ走行を実現することができる。次に、ＩＧＢＴ素子Ｑ１短絡時の上アームＯＮ走行への移行動作について説明する。

＜上アームオン走行への移行動作＞
図４は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１短絡時の上アームＯＮ走行への移行動作を示すフローチャートである。図４を参照して、コンバータ１０による昇圧を伴う通常走行時に、ＥＣＵ４０は、フェール信号ＦＣＶの入力があるか否かを判断する（ステップＳ２００）。フェール信号ＦＣＶの入力がないと判断されると（ステップＳ２００においてＮＯ）、処理は、ステップＳ２４０に移行する。

フェール信号ＦＣＶの入力があると判断されると（ステップＳ２００においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、コンバータ１０にシャットダウン信号ＳＤＣを出力し、インバータ２０，３０にシャットダウン信号ＳＤ１，ＳＤ２をそれぞれ出力する（ステップＳ２１０）。これにより、コンバータ１０、及びインバータ２０，３０が停止する。コンバータ１０の異常に起因するフェール信号ＦＣＶが入力された場合に、コンバータ１０のみならず、インバータ２０，３０をも停止する理由について説明する。

たとえば、ＩＧＢＴ素子Ｑ２の短絡に起因してフェール信号ＦＣＶが出力されたとする。この場合に、インバータ２０，３０が動作可能とすると、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２により発電された電力は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１がオフ状態であるため、蓄電部Ｂには供給されず急激にコンデンサＣ２に蓄電される。そして、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２により発電された電力がコンデンサＣ２の容量を超過してしまった場合には、コンデンサＣ２が故障する恐れがある。そこで、このような事態を防止するため、ＥＣＵ４０は、フェール信号ＦＣＶが入力された場合に、コンバータ１０のみならず、インバータ２０，３０をも停止する。

ステップＳ２１０において、コンバータ１０、及びインバータ２０，３０が停止されると、ＥＣＵ４０は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡しているか否かを判断する（ステップＳ２２０）。コンバータ１０に含まれる上側及び下側のＩＧＢＴ素子のうち、上側のＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡しているか否かを判断する方法としては、公知の種々の方法を用いることができる。

たとえば、ＥＣＵ４０は、コンバータ１０の停止後に電流センサ５０の出力を監視することで、上側のＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡しているか否かを判断することができる。コンバータ１０、及びインバータ２０，３０が停止したとしても、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度が高く逆起電力が大きい場合には、回生電力が生じる。コンバータ１０が停止している場合に、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡していないときは、ＩＧＢＴ素子Ｑ１は電気的に遮断状態である。したがって、この場合には、電流センサ５０は、蓄電部Ｂを充電する電流（負値の電流）を検知しない。一方、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡している場合には、コンバータ１０が停止していたとしても、ＩＧＢＴ素子Ｑ１は電気的に導通状態である。したがって、この場合には、電流センサ５０は、蓄電部Ｂを充電する電流（負値の電流）を検知する。よって、ＥＣＵ４０は、コンバータ１０の停止後に電流センサ５０の出力を監視することで、上側のＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡しているか否かを判断することができる。

ステップＳ２２０において、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡していないと判断されると（ステップＳ２２０においてＮＯ）、処理は、ステップＳ２４０に移行する。たとえば、この場合には、ＩＧＢＴ素子Ｑ２が短絡している可能性があるので、システムメインリレーＳＭＲの遮断が行なわれてもよい。一方、ステップＳ２２０において、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡していると判断されると（ステップＳ２２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１へのオン信号の出力を非実行とした状態で、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による力行運転及び回生運転が行なわれるようにインバータ２０，３０を制御する。すなわち、ＥＣＵ４０は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１へのオン信号の出力を非実行とした状態で、上アームＯＮ走行を行うようインバータ２０，３０を制御する（ステップＳ２３０）。

したがって、たとえば、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡した状態で、モータジェネレータＭＧ２による力行運転が行なわれることにより、ハイブリッド車両１００は走行する。また、たとえば、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡した状態で、蓄電部ＢのＳＯＣ（State of Charge）が所定レベル以下となった場合に、モータジェネレータＭＧ１による回生運転が行なわれ、蓄電部Ｂが充電される。したがって、このハイブリッド車両１００によれば、ＩＧＢＴ素子Ｑ１の短絡時に上アームＯＮ走行が行なわれない場合（蓄電部Ｂの電力を一方的に消費する場合）と比較して、ＩＧＢＴ素子Ｑ１短絡時の走行距離を伸ばすことができる。なお、上アームＯＮ走行において、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による力行運転及び回生運転は常に行なわれている必要はなく、ドライバからの要求や蓄電部ＢのＳＯＣの状況等から必要に応じて行なわれる。

このように、この実施の形態に従うモータ駆動装置を搭載するハイブリッド車両１００においては、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が短絡状態である場合にＥＣＵ４０にフェール信号ＦＣＶが入力されたときは、ＩＧＢＴ素子Ｑ１へのオン信号の出力が非実行とされた状態で、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による力行運転及び回生運転（上アームＯＮ走行）が行なわれる。

これにより、ＩＧＢＴ素子Ｑ１の短絡時に、上側のＩＧＢＴ素子Ｑ１へのオン信号の入力に伴うフェール信号ＦＣＶが生成されず、上アームＯＮ走行を実現することができる。

また、短絡状態のＩＧＢＴ素子Ｑ１へのオン信号の出力が非実行とされるので、上側のＩＧＢＴ素子Ｑ１の駆動電源７０の電圧が所定電圧Ｖｔｈ以下に低下しない。したがって、駆動電源７０の電圧低下に起因するフェール信号ＦＣＶが生成されず、上アームＯＮ走行を実現することができる。

（他の実施の形態）
以上のように、この発明の実施の形態として実施の形態１を説明した。しかしながら、この発明は必ずしもこの実施の形態に限定されない。ここでは、他の実施の形態の一例について説明する。

実施の形態１においては、コンバータ１０に含まれるスイッチング素子をＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２とした。しかしながら、必ずしもこのような例には限定されない。たとえば、ＩＧＢＴ素子に代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いてもよい。

また、実施の形態１においては、ＥＣＵ４０は、フェール信号ＦＣＶを受けたとき、コンバータ１０のみならず、インバータ２０，３０をも停止することとした。しかしながら、必ずしもこのような構成には限定されない。たとえば、ＥＣＵ４０は、フェール信号ＦＣＶを受けた場合に、コンバータ１０のみを停止するような構成であってもよい。必ずしも必要ではないが、たとえば、コンデンサＣ２の容量が大きければ、コンバータ１０に異常があったとしても、インバータ２０，３０を停止する必要はない。

また、実施の形態１においては、動力分割装置３によりエンジン２の動力を分割して車輪４とモータジェネレータＭＧ１とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両について説明した。しかしながら、ここに開示される技術は、必ずしもこのような例への適用に限定されない。例えば、ここに開示される技術は、その他の形式のハイブリッド車両にも適用できる。例えば、モータジェネレータＭＧ１を駆動するためにのみエンジン２を用い、モータジェネレータＭＧ２でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車両や、エンジンが生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車両や、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車両などにもここに開示される技術は適用され得る。

また、ここに開示される技術は、エンジン２を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、電源として燃料電池をさらに備える燃料電池自動車などの電動車両全般に適用され得る。

なお、蓄電部Ｂは、本発明の「蓄電装置」の一実施例であり、インバータ２０，３０は、本発明の「インバータ」の一実施例であり、コンバータ１０は、本発明の「コンバータ」の一実施例であり、ＥＣＵ４０は、本発明の「制御装置」の一実施例である。ＩＧＢＴ素子Ｑ１は、本発明の「上側のスイッチング素子」の一実施例であり、ＩＧＢＴ素子Ｑ２は、本発明の「下側のスイッチング素子」の一実施例である。フェール信号ＦＣＶは、本発明の「フェール信号」の一実施例である。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、本発明の「モータ」の一実施例である。

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説明ではなく、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及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 エンジン、３ 動力分割装置、４ 車輪、５ ＰＣＵ、１０ コンバータ、２０，３０ インバータ、４０ ＥＣＵ、５０ 電流センサ、６０ 駆動回路、７０ 駆動電源、１００ ハイブリッド車両、Ｂ 蓄電部、ＳＭＲ システムメインリレー、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、ＮＬ 負極線、Ｑ１，Ｑ２ ＩＧＢＴ素子、Ｄ１，Ｄ２ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｒ１ 抵抗。

Claims (1)

1. 蓄電装置と、
   モータを駆動するインバータと、
   前記蓄電装置と前記インバータとの間に設けられ、前記インバータの入力電圧を前記蓄電装置の電圧以上に昇圧するコンバータと、
   前記インバータ及び前記コンバータを制御する制御装置とを備え、
   前記コンバータは、前記蓄電装置に接続された電力線対のうちの正極線と前記インバータの直流側の正極線との間に接続される上側のスイッチング素子と、前記電力線対の間に接続される下側のスイッチング素子とを含み、
   前記コンバータは、前記上側のスイッチング素子が短絡状態となった場合、又は短絡状態の前記上側のスイッチング素子にオン信号が入力された場合にフェール信号を出力し、
   前記制御装置は、
   前記フェール信号が出力されたときは、前記コンバータが停止するように前記コンバータを制御し、
   前記フェール信号が前記上側のスイッチング素子が短絡状態となることによって出力されたものであるときは、さらに、前記上側のスイッチング素子へのオン信号の出力を非実行とした状態で、前記モータによる力行運転及び回生運転が行なわれるように前記インバータを制御する、モータ駆動装置。

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