JP6341238B2

JP6341238B2 - 自動車

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Publication number: JP6341238B2
Application number: JP2016149389A
Authority: JP
Inventors: 幸将西村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2018-06-13
Anticipated expiration: 2036-07-29
Also published as: US20180029473A1; JP2018019536A

Description

本発明は、自動車に関し、詳しくは、三相モータとインバータとバッテリと昇降圧コンバータとコンデンサとリレーとを備える自動車に関する。

従来、この種の自動車としては、車軸に動力を出力する三相モータと、複数のスイッチング素子のスイッチングによって三相モータを駆動するインバータと、インバータと電力ラインを介して電力をやりとりするバッテリと、電力ラインに取り付けられたコンデンサと、電力ラインにおけるコンデンサよりもバッテリ側に設けられたリレーと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、車両の衝突を検知したときには、リレーをオフとする。そして、三相モータが回転しているときには、複数のスイッチング素子のうち上アームの全てまたは下アームの全てがオンとなるようにインバータを制御する三相オン制御を実行する。一方、三相モータが回転停止しているときには、三相モータからトルクが出力されずにコンデンサの電荷がモータで消費されるようにインバータを制御する放電制御を実行する。

特開２０１３−５５８２２号公報

上述の自動車では、車両の衝突の影響によって三相モータの回転軸と車軸との連結が解除されたりすると、車両が停止したにも拘わらずに、三相モータの回転が継続することがある。そして、三相モータが回転しているときには、インバータの三相オン制御を実行するから、コンデンサを放電させることができず、コンデンサの電圧を低下させることができない。このため、車両の衝突を検知してからコンデンサの電圧が所定電圧以下になる（コンデンサの放電を終了する）までの時間が比較的長くなる場合が生じ得る。

本発明の自動車は、車両の衝突を検知してからコンデンサの電圧が所定電圧以下になる（コンデンサの放電を終了する）までの時間が比較的長くなるのを抑制することを主目的とする。

本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車は、
車軸に動力を出力する三相モータと、
複数のスイッチング素子のスイッチングによって前記三相モータを駆動するインバータと、
バッテリと、
前記バッテリが接続された低電圧側電力ラインと前記インバータが接続された高電圧側電力ラインとの間で電圧の変更を伴って電力のやりとりを行なう昇降圧コンバータと、
前記高電圧側電力ラインに取り付けられたコンデンサと、
前記低電圧側電力ラインに設けられたリレーと、
前記インバータと前記昇降圧コンバータと前記リレーとを制御する制御装置と、
を備える自動車であって、
前記制御装置は、車両の衝突を検知したときには、前記リレーをオフとし、前記複数のスイッチング素子のうち上アームの全てまたは下アームの全てがオンとなるように前記インバータを制御する三相オン制御、および、前記コンデンサの電荷が前記昇降圧コンバータで消費されるように前記昇降圧コンバータを制御するコンバータ放電制御を実行する、
ことを要旨とする。

この本発明の自動車では、車両の衝突を検知したときには、リレーをオフとし、複数のスイッチング素子のうち上アームの全てまたは下アームの全てがオンとなるようにインバータを制御する三相オン制御、および、コンデンサの電荷が昇降圧コンバータで消費されるように昇降圧コンバータを制御するコンバータ放電制御を実行する。これにより、車両の衝突を検知してリレーをオフとした後において、三相モータが回転しているときでも、コンデンサを放電させることができるから、車両の衝突を検知してからコンデンサの電圧が所定電圧以下になる（コンデンサの放電を終了する）までの時間が比較的長くなるのを抑制することができる。

こうした本発明の自動車において、前記制御装置は、前記三相オン制御および前記コンバータ放電制御の実行開始後に、前記三相モータの回転数が値０で且つ前記コンデンサの電圧が所定電圧以下となったときに、前記三相オン制御および前記コンバータ放電制御の実行を終了する、ものとしてもよい。こうすれば、三相オン制御およびコンバータ放電制御の実行終了後に、三相モータの回転に伴う逆起電力に基づく電力がコンデンサに供給されるのを抑制することができ、コンデンサの電圧が所定電圧よりも高くなるのを抑制することができる。

また、本発明の自動車において、前記制御装置は、前記三相オン制御および前記コンバータ放電制御の実行開始後に、前記三相モータの回転数が値０になったときに前記コンデンサの電圧が所定電圧よりも高いときには、前記三相オン制御の実行を終了し、前記コンバータ放電制御および前記三相モータからトルクが出力されずに前記コンデンサの電荷が前記三相モータで消費されるように前記インバータを制御するインバータ放電制御を実行し、前記コンデンサの電圧が前記所定電圧以下に至ったときに、前記コンバータ放電制御および前記インバータ放電制御の実行を終了する、ものとしてもよい。こうすれば、車両の衝突を検知してリレーをオフとした後において、三相モータの回転数が値０になったときにコンデンサの電圧が所定電圧よりも高いときには、コンバータ放電制御およびインバータ放電制御を実行することになるから、車両の衝突を検知してからコンデンサの電圧が所定電圧以下になるまでの時間が比較的長くなるのをより抑制することができる。

本発明の実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例の衝突検知後制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。車両の衝突を検知したときの様子の一例を示す説明図である。変形例の衝突検知後制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。変形例の衝突検知後制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。変形例の車両の衝突を検知したときの様子の一例を示す説明図である。変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。変形例の電気自動車５２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図１に示すように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、昇降圧コンバータ５５と、システムメインリレー５６と、変速機６０と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒなどが入力ポートから入力されている。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、変速機６０の入力軸６１およびモータＭＧ２の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様に、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、回転子がプラネタリギヤ３０のリングギヤおよび変速機６０の入力軸６１に接続されている。

図２に示すように、インバータ４１は、高電圧側電力ライン５４ａに接続されている。このインバータ４１は、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように２個ずつペアで配置されている。また、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータＭＧ１の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ４１に電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ１が回転駆動される。インバータ４２は、インバータ４１と同様に、高電圧側電力ライン５４ａに接続されており、６つのトランジスタＴ２１〜Ｔ２６と６つのダイオードＤ２１〜Ｄ２６とを有する。そして、インバータ４２に電圧が作用しているときに、モータＥＣＵ４０によって、対となるトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ２が回転駆動される。以下、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１３，Ｔ２１〜Ｔ２３を「上アーム」といい、トランジスタＴ１４〜Ｔ１６，Ｔ２４〜Ｔ２６を「下アーム」ということがある。

昇降圧コンバータ５５は、インバータ４１，４２が接続された高電圧側電力ライン５４ａと、バッテリ５０が接続された低電圧側電力ライン５４ｂと、に接続されている。この昇降圧コンバータ５５は、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、トランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬと、を有する。トランジスタＴ３１は、高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインに接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、高電圧側電力ライン５４ａおよび低電圧側電力ライン５４ｂの負極側ラインと、に接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と、低電圧側電力ライン５４ｂの正極側ラインと、に接続されている。昇降圧コンバータ５５は、モータＥＣＵ４０によってトランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、低電圧側電力ライン５４ｂの電力を昇圧して高電圧側電力ライン５４ａに供給したり、高電圧側電力ライン５４ａの電力を降圧して低電圧側電力ライン５４ｂに供給したりする。昇降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１を「上アーム」といい、トランジスタＴ３２を「下アーム」ということがある。高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられており、低電圧側電力ライン５４ｂの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５８が取り付けられている。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。図１に示すように、モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇降圧コンバータ５５を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２を挙げることができる。また、コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７の電圧（高電圧側電力ライン５４ａの電圧）ＶＨやコンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８の電圧（低電圧側電力ライン５４ｂの電圧）ＶＬも挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６へのスイッチング制御信号や昇降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン５４ｂに接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサからの電池電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサからの電池電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサからの電池温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサからの電池電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。

システムメインリレー５６は、低電圧側電力ライン５４ｂにおけるコンデンサ５８よりもバッテリ５０側に設けられている。このシステムメインリレー５６は、ＨＶＥＣＵ７０によってオンオフ制御されることにより、バッテリ５０と昇降圧コンバータ５５側との接続および接続の解除を行なう。

変速機６０は、４段変速機として構成されており、プラネタリギヤ３０のリングギヤおよびモータＭＧ２の回転子に接続された入力軸６１と、駆動輪３９ａ，３９ｂに車軸３９ｓおよびデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６としての出力軸と、複数のプラネタリギヤと、油圧駆動の複数の摩擦係合要素（クラッチ，ブレーキ）と、を有する。この変速機６０は、ＨＶＥＣＵ７０によって制御されることにより、前進１速〜前進４速とニュートラルと後進１速とを切り替えて形成する。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖも挙げることができる。さらに、車体前側の中央部や両側部などに取り付けられた加速度センサ８９からの車体加速度αも挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、ハイブリッド走行（ＨＶ走行）モードや電動走行（ＥＶ走行）モードで走行する。ここで、ＨＶ走行モードは、エンジン２２を運転しながら、エンジン２２の運転を伴って走行するモードであり、ＥＶ走行モードは、エンジン２２の運転を伴わずに走行するモードである。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、車両の衝突を検知したときの動作について説明する。図３は、実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される衝突検知後制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、車両の衝突を検知したときに実行される。なお、車両の衝突は、実施例では、加速度センサ８９により検出された車体加速度αが衝突判定用の閾値αｒｅｆを超えたときに検知するものとした。また、車両の衝突を検知したときにエンジン２２が運転されているときには、エンジン２２の運転を停止するものとした。

衝突検知後制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、システムメインリレー５６をオフとすると共に昇降圧コンバータ５５の駆動停止指令をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１００）。モータＥＣＵ４０は、この駆動停止指令を受信すると、昇降圧コンバータ５５の駆動を停止する。

続いて、インバータ４１，４２の三相オン制御の実行を開始すると共に昇降圧コンバータ５５の放電制御（以下、「コンバータ放電制御」という）の実行開始指令をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１１０）。モータＥＣＵ４０は、この実行開始指令を受信すると、コンバータ放電制御の実行を開始する。

ここで、インバータ４１の三相オン制御は、インバータ４１のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のうちトランジスタＴ１１〜Ｔ１３（上アーム）の全てをオンとすると共にトランジスタＴ１４〜Ｔ１６（下アーム）の全てをオフとするか、あるいは、トランジスタＴ１１〜Ｔ１３（上アーム）の全てをオフとすると共にトランジスタＴ１４〜Ｔ１６（下アーム）の全てをオンとする制御である。インバータ４２の三相オン制御は、インバータ４１の三相オン制御と同様に行なうことができる。インバータ４１，４２の三相オン制御の実行により、モータＭＧ１，ＭＧ２が回転しているときには、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２の絶対値を小さくする方向のトルク（引き摺りトルク）が発生するから、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転停止させることができる。

また、コンバータ放電制御は、コンデンサ５７やコンデンサ５８の電荷が昇降圧コンバータ５５で消費されるように昇降圧コンバータ５５を制御する制御である。実施例では、コンバータ放電制御として、デューティＤを所定値Ｄ１（例えば、５０％など）として昇降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なうものとした。ここで、デューティＤは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のうちトランジスタＴ３１（上アーム）のオン時間とトランジスタＴ３２（下アーム）のオン時間との和に対するトランジスタＴ３２（下アーム）のオン時間の割合である。コンバータ放電制御の実行により、トランジスタＴ３１をオフとすると共にトランジスタＴ３２をオンとしたときには、コンデンサ５８の電荷がリアクトルＬやトランジスタＴ３２での損失として消費され、トランジスタＴ３１をオンとすると共にトランジスタＴ３２をオフとしたときには、コンデンサ５７の電荷がトランジスタＴ３１やリアクトルＬでの損失として消費される。このようにして、コンデンサ５７やコンデンサ５８を放電させて、高電圧側電力ライン５４ａや低電圧側電力ライン５４ｂの電圧を低下させることができる。

こうしてインバータ４１，４２の三相オン制御およびコンバータ放電制御の実行を開始すると、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２やコンデンサ５７の電圧ＶＨを入力する（ステップＳ１２０）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。コンデンサ５７の電圧ＶＨは、電圧センサ５７ａにより検出されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。

続いて、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２が共に値０であるか否かを判定すると共に（ステップＳ１３０）、コンデンサ５７の電圧ＶＨを閾値ＶＨｒｅｆと比較する（ステップＳ１４０）。ここで、閾値ＶＨｒｅｆは、コンデンサ５７（およびコンデンサ５８）の放電を終了してよいか否かを判定するために用いられるものであり、例えば、５０Ｖや６０Ｖ，７０Ｖなどを用いることができる。

ステップＳ１３０でモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２のうちの少なくとも一方が値０でないと判定されたときや、ステップＳ１４０でコンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆよりも高いと判定されたときには、ステップＳ１２０に戻る。

ステップＳ１３０，Ｓ１４０で、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２が共に値０で且つコンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下であると判定されたときには、インバータ４１，４２の三相オン制御の実行を終了すると共にコンバータ放電制御の実行終了指令をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。モータＥＣＵ４０は、この実行終了指令を受信すると、コンバータ放電制御の実行を終了する。

車両の衝突時には、通常、車両の停止（駆動輪３９ａ，３９ｂの回転停止）に伴ってモータＭＧ２の回転も停止する。しかし、衝突の影響により、駆動軸３６（モータＭＧ２の回転軸）と車軸３９ｓとの連結が解除されたり、変速機６０がニュートラルを形成したりすると、車両が停止したにも拘わらずに、モータＭＧ２の回転が継続する場合がある。また、車両の衝突時には、モータＭＧ１が回転していることが多い。したがって、車両の衝突を検知してシステムメインリレー５６をオフとした後に、インバータ４１，４２の三相オン制御を実行して、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転に伴う逆起電力に基づく電力がコンデンサ５７に供給されないようにすることが行なわれている。実施例では、このインバータ４１，４２の三相オン制御を実行するのに加えて、コンバータ放電制御を実行するから、モータＭＧ１，ＭＧ２が回転しているときでも、コンデンサ５７やコンデンサ５８を放電させてコンデンサ５７やコンデンサ５８の電圧ＶＨ，ＶＬを低下させることができる。これにより、車両の衝突を検知してからコンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下になる（コンデンサ５７（およびコンデンサ５８）の放電を終了する）までの時間が比較的長くなるのを抑制することができる。

また、実施例では、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２が共に値０で且つコンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下になるまで、インバータ４１，４２の三相オン制御およびコンバータ放電制御の実行を継続する。このように、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２が共に値０になるまで、即ち、モータＭＧ１，ＭＧ２で回転に伴う逆起電力が生じなくなるまで、三相オン制御およびコンバータ放電制御を実行するから、三相オン制御およびコンバータ放電制御の実行終了後に、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転に伴う逆起電力に基づく電力がコンデンサ５７に供給されるのを抑制することができ、コンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆよりも高くなるのを抑制することができる。

図４は、車両の衝突を検知したときの様子の一例を示す説明図である。図中、インバータ４１，４２の制御や昇降圧コンバータ５５の制御，コンデンサ５７の電圧ＶＨについて、実線は実施例の様子を示し、破線は比較例の様子を示す。比較例としては、昇降圧コンバータ５５およびインバータ４１，４２を以下のように制御する場合を考えるものとした。昇降圧コンバータ５５については、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２が共に値０であるか否かに拘わらずに駆動停止する。インバータ４１，４２については、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２のうちの少なくとも一方が値０でないときには、三相オン制御を実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２が共に値０のときには、モータＭＧ１，ＭＧ２からトルクが出力されずにコンデンサ５７やコンデンサ５８の電荷がモータＭＧ１，ＭＧ２で消費されるようにインバータ４１，４２を制御するインバータ放電制御を実行する。インバータ４１，４２の放電制御は、一般に、モータＭＧ１，ＭＧ２にｄ軸電流が流れるようにインバータ４１，４２を制御することによって行なわれる。なお、この際において、コンデンサ５８の電荷は、コンデンサ５７の電圧ＶＨがコンデンサ５８の電圧ＶＬに比して低くなったときに、コンデンサ５８から低電圧側電力ライン５４ｂ，昇降圧コンバータ５５のダイオードＤ３１，高電圧側電力ライン５４ａ，インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２に供給され、モータＭＧ１，ＭＧ２で消費される。

実施例および比較例では、時刻ｔ１１に車両の衝突を検知すると、システムメインリレー５６をオフとする。そして、比較例では、時刻ｔ１２からインバータ４１，４２の三相オン制御の実行を開始し、時刻ｔ１３にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（およびモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１）が値０になると、インバータ４１，４２の制御を三相オン制御からインバータ放電制御に切り替える。その後に、時刻ｔ１４にコンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下になると、インバータ放電制御の実行を終了する。このように、比較例では、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が値０でないときに、コンデンサ５７を放電させることができず、コンデンサ５７の電圧ＶＨを低下させることができないから、車両の衝突を検知してからコンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下になるまでの時間が比較的長くなる場合が生じ得る。一方、実施例では、時刻ｔ１２からインバータ４１，４２の三相オン制御およびコンバータ放電制御の実行を開始し、時刻ｔ１４よりも前の時刻ｔ１３にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（およびモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１）が値０で且つコンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下になると、インバータ４１，４２の三相オン制御およびコンバータ放電制御の実行を終了する。このように、実施例では、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が値０でないときに、コンデンサ５７を放電させてコンデンサ５７の電圧ＶＨを低下させることができるから、比較例に比して、車両の衝突を検知してからコンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下になる（コンデンサ５７（およびコンデンサ５８）の放電を終了する）までの時間を短縮することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、車両の衝突を検知したときには、システムメインリレー５６をオフとし、インバータ４１，４２の三相オン制御およびコンバータ放電制御を実行する。これにより、車両の衝突を検知してシステムメインリレー５６をオフとした後において、モータＭＧ１，ＭＧ２が回転しているときでも、コンデンサ５７を放電させることができるから、車両の衝突を検知してからコンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下になる（コンデンサ５７（およびコンデンサ５８）の放電を終了する）までの時間が比較的長くなるのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車両の衝突を検知したときには、図３の衝突検知後制御ルーチンを実行するものとした。しかし、車両の衝突を検知したときには、図３の衝突検知後制御ルーチンに代えて、図５の衝突検知後制御ルーチンを実行するものとしてもよい。この図５の衝突検知後制御ルーチンは、図３の衝突検知後制御ルーチンにステップＳ２００〜Ｓ２５０の処理を追加した点を除いて、図３の衝突検知後制御ルーチンと同一である。したがって、同一の処理については同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５の衝突検知後制御ルーチンでは、ＨＶＥＣＵ７０は、ステップ１００の処理でシステムメインリレー５６をオフとすると共に昇降圧コンバータ５５の駆動を停止すると、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を入力し（ステップＳ２００）、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２が共に値０であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。そして、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２のうちの少なくとも一方が値０でないと判定されたときには、上述のステップＳ１１０〜Ｓ１５０の処理を実行して、本ルーチンを終了する。

ステップＳ２１０でモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２が共に値０であると判定されたときには、インバータ放電制御の実行を開始すると共にコンバータ放電制御の実行開始指令をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２２０）。モータＥＣＵ４０は、この実行開始指令を受信すると、コンバータ放電制御の実行を開始する。

続いて、コンデンサ５７の電圧ＶＨを入力し（ステップＳ２３０）、入力したコンデンサ５７の電圧ＶＨを閾値ＶＨｒｅｆと比較する（ステップＳ２４０）。そして、コンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆよりも高いときには、ステップＳ２３０に戻る。一方、コンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下のときには、インバータ放電制御の実行を終了すると共にコンバータ放電制御の実行終了指令をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２５０）、本ルーチンを終了する。モータＥＣＵ４０は、この実行終了指令を受信すると、コンバータ放電制御の実行を終了する。

このように、この変形例では、車両の衝突を検知してシステムメインリレー５６をオフとした直後にモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２が共に値０のときには、インバータ放電制御およびコンバータ放電制御を実行する。これにより、インバータ放電制御とコンバータ放電制御とのうちの一方だけを実行するものに比して、コンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下になるまでの時間を短縮することができる。

実施例や上述の変形例のハイブリッド自動車２０では、車両の衝突を検知したときには、図３や図５の衝突検知後制御ルーチンを実行するものとした。しかし、車両の衝突を検知したときには、図３や図５の衝突検知後制御ルーチンに代えて、図６の衝突検知後制御ルーチンを実行するものとしてもよい。この図６の衝突検知後制御ルーチンは、図５の衝突検知後制御ルーチンにステップＳ３００の処理を追加した点を除いて、図５の衝突検知後制御ルーチンと同一である。したがって、同一の処理については同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

図６の衝突検知後制御ルーチンでは、ＨＶＥＣＵ７０は、インバータ４１，４２の三相オン制御およびコンバータ放電制御の実行を開始した後に（ステップＳ１１０）、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２が共に値０であると判定されたときには（ステップＳ１３０）、コンデンサ５７の電圧ＶＨを閾値ＶＨｒｅｆと比較する（ステップＳ１４０）。そして、コンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下のときには、ステップＳ１５０の処理を実行して、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１４０でコンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆよりも高いときには、インバータ４１，４２の三相オン制御の実行を終了すると共にインバータ放電制御の実行を開始する（ステップＳ３００）。即ち、インバータ放電制御およびコンバータ放電制御を実行することになる。そして、ステップＳ２３０〜Ｓ２５０の処理を実行して、本ルーチンを終了する。

このように、この変形例では、車両の衝突を検知してシステムメインリレー５６をオフとしてインバータ４１，４２の三相オン制御およびコンバータ放電制御を実行しているときに、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２が共に値０になったがコンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆよりも高いときには、インバータ放電制御およびコンバータ放電制御を実行する。これにより、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２が共に値０でコンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆよりも高いときに、実施例のようにインバータ４１，４２の三相オン制御およびコンバータ放電制御を実行するものや、インバータ放電制御を実行すると共に昇降圧コンバータ５５を駆動停止するものに比して、コンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下になるまでの時間を短縮することができる。

図７は、車両の衝突を検知したときの様子の一例を示す説明図である。図中、インバータ４１，４２の制御や昇降圧コンバータ５５の制御，コンデンサ５７の電圧ＶＨについて、実線は、この変形例（図６の衝突検知後制御ルーチンを実行したとき）の様子を示し、一点鎖線は、上述の実施例（図３の衝突検知後制御ルーチンを実行したとき）の様子を示す。実施例およびこの変形例では、時刻ｔ２１に車両の衝突を検知すると、システムメインリレー５６をオフとし、時刻ｔ２２からインバータ４１，４２の三相オン制御およびコンバータ放電制御の実行を開始する。そして、実施例では、時刻ｔ２５にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（およびモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１）が値０で且つコンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下になると、インバータ４１，４２の三相オン制御およびコンバータ放電制御の実行を終了する。一方、この変形例では、コンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下になる前の時刻ｔ２３にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が値０になると、インバータ４１，４２の制御を三相オン制御からコンバータ放電制御に切り替える。これにより、コンデンサ５７やコンデンサ５８の電荷をモータＭＧ１，ＭＧ２と昇降圧コンバータ５５とで消費させることができるから、コンデンサ５７やコンデンサ５８の放電をより促進させることができる。そして、時刻ｔ２５よりも前の時刻ｔ２４にコンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下になると、インバータ放電制御およびコンバータ放電制御の実行を終了する。このようにして、この変形例では、実施例に比して、車両の衝突を検知してからコンデンサ５７の電圧ＶＨが閾値ＶＨｒｅｆ以下になるまでの時間をより短縮することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０として、４段変速機を用いるものとした。しかし、変速機として、３段変速機や５段変速機，６段変速機，８段変速機，１０段変速機などを用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とＨＶＥＣＵ７０とを備えるものとした。しかし、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とＨＶＥＣＵ７０とを単一の電子制御ユニットとして構成するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機６０を介してプラネタリギヤ３０のリングギヤおよびモータＭＧ２を接続すると共にプラネタリギヤ３０のサンギヤ，キャリヤにモータＭＧ１，エンジン２２をそれぞれ接続する構成とした。しかし、図８の変形例のハイブリッド自動車１２０に示すように、ハイブリッド自動車２０の構成に加えて、駆動輪３９ａ，３９ｂとは異なる車輪３９ｃ，３９ｄに連結されたモータＭＧ３を更に備えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６とプラネタリギヤ３０のリングギヤおよびモータＭＧ２との間に変速機６０を設けるものとした。しかし、図９の変形例のハイブリッド自動車２２０に示すように、変速機を備えずに、駆動軸３６とプラネタリギヤ３０のリングギヤおよびモータＭＧ２とを直結するものとしてもよい。また、ハイブリッド自動車２２０の構成に加えて、駆動輪３９ａ，３９ｂとは異なる車輪３９ｃ，３９ｄに連結されたモータを備えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機６０を介してプラネタリギヤ３０のリングギヤおよびモータＭＧ２を接続すると共にプラネタリギヤ３０のサンギヤ，キャリヤにモータＭＧ１，エンジン２２をそれぞれ接続する構成とした。しかし、図１０の変形例のハイブリッド自動車３２０に示すように、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機６０を介してモータＭＧを接続すると共にモータＭＧの回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン２２を接続する構成としてもよい。また、ハイブリッド自動車３２０の構成に加えて、駆動輪３９ａ，３９ｂとは異なる車輪３９ｃ，３９ｄに連結されたモータを備えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機６０を介してプラネタリギヤ３０のリングギヤおよびモータＭＧ２を接続すると共にプラネタリギヤ３０のサンギヤ，キャリヤにモータＭＧ１，エンジン２２をそれぞれ接続する構成とした。しかし、図１１の変形例のハイブリッド自動車４２０に示すように、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機６０を介して走行用のモータＭＧ２を接続すると共にエンジン２２の出力軸に発電用のモータＭＧ１を接続するいわゆるシリーズハイブリッド自動車の構成としてもよい。また、ハイブリッド自動車４２０の構成から変速機を省略して、駆動軸３６とモータＭＧ２とを直結するものとしてもよい。さらに、ハイブリッド自動車４２０の構成やハイブリッド自動車４２０から変速機を省略した構成に加えて、駆動輪３９ａ，３９ｂとは異なる車輪３９ｃ，３９ｄに連結されたモータを備えるものとしてもよい。

実施例では、エンジン２２およびモータＭＧ１，ＭＧ２を備えるハイブリッド自動車２０の構成とした。しかし、図１２の変形例の電気自動車５２０に示すように、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機６０を介して走行用のモータＭＧを接続する電気自動車の構成としてもよい。また、電気自動車５２０の構成から変速機を省略して、駆動軸３６とモータＭＧとを直結するものとしてもよい。さらに、電気自動車５２０の構成や電気自動車５２０から変速機を省略した構成に加えて、駆動輪３９ａ，３９ｂとは異なる車輪３９ｃ，３９ｄに連結されたモータを更に備えるものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータＭＧ１やモータＭＧ２が「三相モータ」に相当し、インバータ４１やインバータ４２が「インバータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、昇降圧コンバータ５５が「昇降圧コンバータ」に相当し、コンデンサ５７が「コンデンサ」に相当し、システムメインリレー５６が「リレー」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とモータＥＣＵ４０とが「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０，２２０，３２０，４２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２３クランクポジションセンサ、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６クランクシャフト、２８ダンパ、３０プラネタリギヤ、３６駆動軸、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ駆動輪、３９ｃ，３９ｄ車輪、３９ｓ車軸、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、４３，４４回転位置検出センサ、５０バッテリ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ高電圧側電力ライン、５４ｂ低電圧側電力ライン、５５昇降圧コンバータ、５６システムメインリレー、５７，５８コンデンサ、５７ａ，５８ａ電圧センサ、６０変速機、６１入力軸、７０ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、８９加速度センサ、３２９クラッチ、５２０電気自動車、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ダイオード、Ｌリアクトル、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２トランジスタ。

Claims

車軸に動力を出力する三相モータと、
複数のスイッチング素子のスイッチングによって前記三相モータを駆動するインバータと、
バッテリと、
前記バッテリが接続された低電圧側電力ラインと前記インバータが接続された高電圧側電力ラインとの間で電圧の変更を伴って電力のやりとりを行なう昇降圧コンバータと、
前記高電圧側電力ラインに取り付けられたコンデンサと、
前記低電圧側電力ラインに設けられたリレーと、
前記インバータと前記昇降圧コンバータと前記リレーとを制御する制御装置と、
を備える自動車であって、
前記制御装置は、車両の衝突を検知したときには、前記リレーをオフとし、前記複数のスイッチング素子のうち上アームの全てまたは下アームの全てがオンとなるように前記インバータを制御する三相オン制御、および、前記コンデンサの電荷が前記昇降圧コンバータで消費されるように前記昇降圧コンバータを制御するコンバータ放電制御を実行する、
自動車。
請求項１記載の自動車であって、
前記制御装置は、前記三相オン制御および前記コンバータ放電制御の実行開始後に、前記三相モータの回転数が値０で且つ前記コンデンサの電圧が所定電圧以下となったときに、前記三相オン制御および前記コンバータ放電制御の実行を終了する、
自動車。
請求項１記載の自動車であって、
前記制御装置は、前記三相オン制御および前記コンバータ放電制御の実行開始後に、前記三相モータの回転数が値０になったときに前記コンデンサの電圧が所定電圧よりも高いときには、前記三相オン制御の実行を終了し、前記コンバータ放電制御および前記三相モータからトルクが出力されずに前記コンデンサの電荷が前記三相モータで消費されるように前記インバータを制御するインバータ放電制御を実行し、前記コンデンサの電圧が前記所定電圧以下に至ったときに、前記コンバータ放電制御および前記インバータ放電制御の実行を終了する、
自動車。