JP7059790B2 - 車両の駆動装置、および車両の制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、駆動輪に接続された交流の回転電機を備える車両の制御に関する。

特開２０１７－１６３７２８号公報（特許文献１）には、駆動輪に接続された交流のモータと、電池と、電池からの直流を交流に変換してモータに供給するインバータとを備えた車両が開示されている。

この車両においては、モータから電池へ電流を流せない故障が生じた場合（電池の充電が禁止されている場合）であって、モータの回生中の回転速度が所定値以上である場合（モータの逆起電圧が電池の電圧を超えると予測される場合）には、インバータの三相のアームを導通状態にする「三相オン制御」が行なわれる。これにより、モータの回生中に発生する回生電流は、モータとインバータとの間で循環し、電池には供給されない。そのため、モータの回生電力で電池が充電されることが抑制される。

特開２０１７－１６３７２８号公報 特開２０１３－１３２８０号公報 特開２０１７－５６８５０号公報

しかしながら、上述の三相オン制御では、回生電流で電池が充電されることは抑制されるが、回生電流がインバータ内を流れるためジュール熱によってインバータが過熱状態となることが懸念される。そのため、電池が充電されることを抑制しつつ、インバータの過熱をも抑制することができる技術の開発が望まれる。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、回転電機が駆動輪からの動力で回転している状態で蓄電装置の充電が禁止されている場合に、回生電力で蓄電装置が充電されることを抑制しつつ、インバータの過熱を抑制することである。

（１） 本開示による駆動装置は、駆動輪に接続された交流の回転電機を備える車両の駆動装置であって、蓄電装置と、蓄電装置からの直流を交流に変換して回転電機に供給するインバータと、インバータを制御する制御装置とを備える。制御装置は、回転電機が駆動輪からの動力で回転している状態で蓄電装置の充電が禁止されている場合、回転電機の出力トルクがゼロとなるようにインバータを駆動するゼロトルク制御を実行する。

上記装置によれば、回転電機が駆動輪からの動力で回転している状態で蓄電装置の充電が禁止されている場合には、回転電機の出力トルクがゼロとなるようにインバータを駆動する（回転電機を流れるｑ軸電流がゼロとなるようにインバータをＰＷＭ（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御する）ゼロトルク制御が実行される。これにより、回転電機が駆動輪からの動力で回転している状態であっても、回転電機は回生トルクを発生せず、回生電力は生じない。そのため、回生電力で蓄電装置が充電されることが抑制され、かつ、回生電流がインバータ内を流れることが抑制される。その結果、回生電力で蓄電装置が充電されることを抑制しつつ、インバータの過熱を抑制することができる。

（２） ある形態においては、制御装置は、回転電機が駆動輪からの動力で回転している状態で蓄電装置の充電が禁止されている場合であって、かつゼロトルク制御時においてインバータの損失電力が回転電機の回生電力を超えると判定される場合に、ゼロトルク制御を実行する。

ゼロトルク制御によって回転電機の出力トルクが狙い通りにちょうどゼロとなる場合には、回転電機は回生電力を発生しない。しかしながら、たとえば回転電機の回転角を検出するレゾルバの検出値に誤差が含まれていると、ゼロトルク制御時において回転電機の出力トルクがゼロとならずに回生側にずれてしまい、僅かながら回生電力が発生してしまうおそれがある。

この点に鑑み、上記形態においては、ゼロトルク制御時においてインバータの損失電力が回転電機の回生電力を超えると判定（推定）される場合に、ゼロトルク制御が実行される。そのため、ゼロトルク制御の実行中に仮に回生電力が生じても、その回生電力はインバータで熱として損失し、蓄電装置には供給されない。これにより、ゼロトルク制御中に回生電力で蓄電装置が充電されないことを担保した上で、ゼロトルク制御を実行することができる。

（３） ある形態においては、インバータは、蓄電装置および回転電機の間に電気的に接続され、各々が上側アームおよび下側アームを有する三相の駆動アームを有する。制御装置は、駆動輪からの動力で回転電機が回転している状態で蓄電装置の充電が禁止されている場合であって、かつゼロトルク制御時においてインバータの損失電力が回転電機の回生電力を超えると判定されない場合、インバータの三相の上側アームまたは下側アームを導通状態に維持する三相オン制御を実行する。

ゼロトルク制御中に回転電機の回生電力がインバータの損失電力よりも大きくなると、回生電力の一部がインバータで損失せずに蓄電装置に供給されてしまうおそれがある。

この点に鑑み、上記形態においては、ゼロトルク制御時においてインバータの損失電力が回転電機の回生電力を超えると判定（推定）されない場合には、ゼロトルク制御ではなく、三相オン制御が実行される。これにより、蓄電装置の充電が禁止されているにも関わらず回生電力で蓄電装置が充電されることを、より確実に抑制することができる。

（４） ある形態においては、制御装置は、回転電機の回転速度が閾値未満である場合に、ゼロトルク制御時においてインバータの損失電力が回転電機の回生電力を超えると判定する。制御装置は、回転電機の回転速度が閾値を超える場合に、ゼロトルク制御時においてインバータの損失電力が回転電機の回生電力を超えると判定しない。

上記形態によれば、回転電機の回転速度と閾値とを比較した結果に基づいて、ゼロトルク制御時においてインバータの損失電力が回転電機の回生電力を超えるか否かを判定（推定）することができる。

（５） ある形態においては、制御装置は、駆動輪からの動力で回転電機が回転している状態で蓄電装置の充電が禁止されている場合であって、かつ回転電機の逆起電圧が蓄電装置の電圧未満である場合、インバータをゲート遮断状態にする遮断制御を実行する。

回転電機の逆起電圧が蓄電装置の電圧未満である場合には、インバータをゲート遮断状態にしても回転電機から蓄電装置へ回生電流は流れない。そこで、上記形態においては、回転電機の逆起電圧が蓄電装置の電圧未満である場合には、インバータをゲート遮断状態にする遮断制御が実行される。これにより、ゼロトルク制御が実行される場合に比べて、回生電力で蓄電装置が充電されることをより確実に抑制することができる。

（６） ある形態においては、制御装置は、回転電機が駆動輪からの動力で回転している状態で蓄電装置の充電が禁止されている場合であって、かつゼロトルク制御時においてインバータの損失電力が回転電機の回生電力を超えると判定される場合であっても、蓄電装置が充電されていることが検出された場合には、三相オン制御を実行する。

上記形態によれば、蓄電装置が充電されていることが検出された場合には、三相オン制御が実行される。これにより、回生電流が回転電機とインバータとの間で循環し蓄電装置には供給されない状態となるため、蓄電装置の充電が解消される。

（７） ある形態においては、制御装置は、回転電機が駆動輪からの動力で回転している状態で蓄電装置の充電が禁止されている場合であって、かつゼロトルク制御時においてインバータの損失電力が回転電機の回生電力を超えると判定されない場合であっても、回転電機またはインバータが過熱状態であることが検出された場合には、ゼロトルク制御を実行する。

上記形態によれば、回転電機またはインバータが過熱状態であることが検出された場合には、ゼロトルク制御が実行される。これにより、回転電機およびインバータを流れる電流が低減されるため、回転電機およびインバータの過熱が解消される。

（８） 本開示による制御方法は、駆動輪に接続された交流の回転電機と、蓄電装置と、蓄電装置からの直流を交流に変換して回転電機に供給するインバータとを備えた車両の制御方法である。この制御方法は、回転電機が駆動輪からの動力で回転している状態で蓄電装置の充電が禁止されているか否かを判定するステップと、回転電機が駆動輪からの動力で回転している状態で蓄電装置の充電が禁止されていると判定された場合に、回転電機の出力トルクがゼロとなるようにインバータを制御するゼロトルク制御を実行するステップとを含む。

上記方法によれば、回転電機が駆動輪からの動力で回転している状態で蓄電装置の充電が禁止されている場合には、回転電機の出力トルクがゼロとなるようにインバータを制御する（回転電機を流れるｑ軸電流がゼロとなるようにインバータをＰＷＭ制御する）ゼロトルク制御が実行される。これにより、回転電機が駆動輪からの動力で回転している状態であっても、回転電機は回生トルクを発生せず、回生電力は生じない。そのため、回生電力で蓄電装置が充電されることが抑制され、かつ、回生電流がインバータ内を流れることが抑制される。その結果、回生電力で蓄電装置が充電されることを抑制しつつ、インバータの過熱を抑制することができる。

本開示によれば、回転電機が駆動輪からの動力で回転している状態で蓄電装置の充電が禁止されている場合に、回生電力で蓄電装置が充電されることを抑制しつつ、インバータの過熱を抑制することができる。

車両の全体構成の一例を概略的に示すブロック図である。 三相オン制御が実行された場合における回路状態の一例を示す図である。 ゼロトルク制御が実行された場合における回路状態の一例を示す図である。 ゲート遮断制御が実行された場合における回路状態の一例を示す図である。 ＭＧの逆起電圧Ｖｃおよびレゾルバ設置ずれによる回生電力と、モータ回転速度ＮＭとの関係の一例を示す図である。 車両ＥＣＵの処理手順の一例を示すフローチャート（その１）である。 車両ＥＣＵの処理手順の一例を示すフローチャート（その２）である。

以下、本開示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。

図１は、本実施の形態による駆動装置を備える車両１の全体構成の一例を概略的に示すブロック図である。車両１は、駆動輪２と、ＭＧ（ＭＧ：Motor Generator）１０と、インバータ２０と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）３０と、電池４０と、電池ＥＣＵ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）６０と、車両ＥＣＵ１００とを備える。

車両１は、ＭＧ１０の動力を駆動輪２に伝達することによって走行することができる車両である。なお、車両１は、駆動源として、ＭＧ１０に加えて、図示しないエンジンを備えるものであってもよい。

ＭＧ１０は、ロータに永久磁石を含む永久磁石型の三相交流モータである。ＭＧ１０のロータは、駆動輪２に機械的に接続される。なお、図１には示していないが、一般的には、ＭＧ１０と駆動輪２との間にはギヤ（減速機など）が介在する。

ＭＧ１０には、温度センサ５７およびレゾルバ５８が設けられている。温度センサ５７は、ＭＧ１０の温度（モータ温度）ＴＭを検出し、その検出結果を示す信号を車両ＥＣＵ１００に出力する。レゾルバ５８は、ＭＧ１０のロータの回転角（モータ回転角）θを検出し、その検出結果を示す信号を車両ＥＣＵ１００に出力する。

インバータ２０は、三相の駆動アーム（Ｕ相アームＵ、Ｖ相アームＶ、Ｗ相アームＷ）を含む。各相アームは、電力線ＰＬ，ＮＬ間に互いに並列に接続される。Ｕ相アームＵは、直列接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を有し、Ｖ相アームＶは、直列接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を有し、Ｗ相アームＷは、直列接続されたスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を有する。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６に対して、それぞれダイオードＤ１～Ｄ６が逆並列に接続されている。

各相アームの中間点は、ＭＧ１０の対応するコイルに接続される。すなわち、Ｕ相コイルの一方端は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の中間点に接続され、Ｖ相コイルの一方端は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の中間点に接続され、Ｗ相コイルの一方端は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の中間点に接続される。そして、各相コイルの他方端は、互いに接続されて中性点を構成する。

インバータ２０には、温度センサ５５が設けられる。温度センサ５５は、インバータ２０の温度ＴＩを検出し、その検出結果を示す信号を車両ＥＣＵ１００に出力する。電流センサ５６は、インバータ２０とＭＧ１０との間を流れる相電流を検出し、その検出結果を示す信号を車両ＥＣＵ１００に出力する。

インバータ２０は、電力線ＰＬ，ＮＬを介して電池４０に接続される。電力線ＰＬと電力線ＮＬとの間には、コンデンサＣ１が接続される。コンデンサＣ１は、電力線ＰＬと電力線ＮＬとの間の電圧（システム電圧ＶＨ）の変動を平滑化する。

電圧センサ５４は、コンデンサＣ１の両端の電圧すなわちシステム電圧ＶＨを検出し、その検出結果を示す信号を車両ＥＣＵ１００に出力する。

ＳＭＲ３０は、電力線ＰＬ，ＮＬにおける電池４０とインバータ２０との間の部分に介挿接続されている。ＳＭＲ３０は、車両ＥＣＵ１００からの制御信号に応じて、電池４０とインバータ２０との導通状態（オン）および遮断状態（オフ）を切替える。

電池４０は、再充電可能に構成された蓄電装置の代表例として示される。電池４０は、代表的にはニッケル水素二次電池あるいはリチウムイオン二次電池等の二次電池を含んで構成される。蓄電装置としては、電池４０に代えて、電気二重層キャパシタ等のキャパシタを用いることも可能である。

電池４０には、電流センサ５１と、電圧センサ５２と、温度センサ５３とが設けられる。電流センサ５１は、電池４０に入出力される電流（電池電流）ＩＢを検出する。電圧センサ５２は、電池４０の電圧（電池電圧）ＶＢを検出する。温度センサ５３は、電池４０の温度（電池温度）ＴＢを検出する。これらのセンサは、検出結果を示す信号を電池ＥＣＵ６０に出力する。

電池ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、入出力バッファ等を含んで構成される。電池ＥＣＵ６０は、電流センサ５１、電圧センサ５２および温度センサ５３の検出結果（電池電流ＩＢ、電池電圧ＶＢおよび電池温度ＴＢ）を用いて、電池４０の状態を監視する。電池ＥＣＵ６０は、電池４０の監視結果を示す信号を車両ＥＣＵ１００に出力する。

たとえば、電池ＥＣＵ６０は、電池電流ＩＢ、電池電圧ＶＢおよび電池温度ＴＢの少なくともいずれかが予め定められた正常範囲を超える異常な値である場合、電池４０、電流センサ５１、電圧センサ５２、および温度センサ５３の少なくともいずれかが故障していることが想定されるため、電池４０の過充電防止のために、電池４０の充電を禁止すべきと判定する。なお、電池電圧ＶＢが正常範囲に含まれるが満充電時の値に近い場合にも、電池４０の充電を禁止すべきと判定するようにしてもよい。電池ＥＣＵ６０は、電池４０の充電を禁止すべきと判定した場合、充電禁止要求を車両ＥＣＵ１００に出力する。

車両ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、メモリ、入出力バッファ等を含んで構成される。車両ＥＣＵ１００は、電圧センサ５４、温度センサ５５，５７、電流センサ５６、およびレゾルバ５８からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、車両１が所望の走行状態となるようにインバータ２０を制御する。なお、車両ＥＣＵ１００の制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。

車両ＥＣＵ１００は、車速およびユーザによるアクセルペダル操作量に基づいて、ＭＧ１０の制御モードを力行モードとするのか回生モードとするのかを選択する。

力行モード中においては、車両ＥＣＵ１００は、電池４０からの直流電力を交流電力に変換してＭＧ１０に供給するようにインバータ２０を制御する。これにより、ＭＧ１０は、力行状態（電池４０からの電力で回転する状態）となり、力行トルクを駆動輪２に伝達する。

回生モード中において電池４０の充電が禁止されていない場合（電池ＥＣＵ６０から充電禁止要求を受信していない場合）、車両ＥＣＵ１００は、ＭＧ１０が駆動輪２からの動力で回転して逆起電圧を発生している状態（以下「回生状態」ともいう）において、ＭＧ１０が回生電力を発生するように、インバータ２０を制御する。これにより、ＭＧ１０は回生電力に応じた回生トルク（制動トルク）を駆動輪２に伝達する。なお、回生電力は、インバータ２０によって直流電力に変換されて電池４０に供給される。

なお、図１では電池ＥＣＵ６０と車両ＥＣＵ１００とが分割配置される例が示されているが、これらの２つのＥＣＵの機能を単一のユニットに統合するようにしてもよい。

＜電池の充電が禁止されている場合のフェールセーフ制御＞
電池４０などの故障に起因して電池４０の充電を禁止すべき状況（電池ＥＣＵ６０が電池４０の充電を禁止すべきと判定した場合）においては、ＭＧ１０の回生電力が電池４０に供給されないようにすることが望まれる。一方、電池４０の充電を禁止すべき状況においても、車両１を退避走行させるためには、ＳＭＲ３０をオン状態に維持して電池４０からＭＧ１０への放電を許容することが望まれる。

そこで、本実施の形態による車両ＥＣＵ１００は、電池４０の充電が禁止されている場合（電池ＥＣＵ６０から充電禁止要求を受信している場合）、ＳＭＲ３０をオン状態に維持して電池４０の放電を許容しつつ、電池４０が充電されないようにインバータ２０を制御する、フェールセーフ制御を行なう。

このフェールセーフ制御中においては、ＳＭＲ３０のオン状態とオフ状態との切り替えが煩雑になるのを防止するために、ＭＧ１０が力行状態であるのか回生状態であるのかに関わらず、ＳＭＲ３０が常時オン状態に維持される。そのため、ＭＧ１０が回生状態である場合においては、インバータ２０の制御によって電池４０の充電を抑制することが求められる。

図２は、ＭＧ１０が駆動輪２からの動力で回転している状態（すなわち回生状態）においてインバータ２０の三相オン制御が実行された場合における回路状態の一例を示す図である。三相オン制御とは、インバータ２０の三相分の上側アーム（スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５）を導通状態に維持する制御である。なお、三相オン制御は、インバータ２０の三相分の下側アーム（スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６）を導通状態に維持する制御であってもよい。

ＭＧ１０のロータが駆動輪２によって回転させられることによって、ＭＧ１０には逆起電圧（逆起電力）Ｖｃが生じる。この逆起電圧Ｖｃに起因する回生電流が、三相オン制御によって、インバータ２０の三相分の上側アームを双方向に流れ得る状態となる。そのため、回生電流は、ＭＧ１０とインバータ２０との間で循環し、抵抗の大きい電池４０には供給されない。これにより、ＭＧ１０の回生電力で電池４０が充電されることが抑制される。

しかしながら、上述の三相オン制御では、回生電流が電池４０に供給されることは抑制されるが、回生電流がインバータ２０内を流れるためジュール熱によってインバータ２０が過熱状態となることが懸念される。そのため、電池４０が充電されることを抑制しつつ、インバータ２０の過熱をも抑制することが望まれる。

そこで、本実施の形態による車両ＥＣＵ１００は、ＭＧ１０が駆動輪２からの動力で回転している状態で電池４０の充電が禁止されている場合、インバータ２０のゼロトルク制御を実行する。

ゼロトルク制御とは、ＭＧ１０の出力トルクがゼロとなるようにインバータ２０を駆動する制御である。ＭＧ１０の制御では、一般的に、ロータの永久磁石の磁束方向（ｄ軸）と、それに直交する方向（ｑ軸）とで構成されるｄ－ｑ軸回転座標系が用いられる。本実施の形態によるゼロトルク制御では、レゾルバ５８の検出値であるモータ回転角θに基づいたｄ－ｑ軸回転座標系において、ＭＧ１０の出力トルクに寄与するｑ軸方向の電流指令値がゼロとなるように、インバータ２０がＰＷＭ制御によって駆動される。

図３は、ＭＧ１０が駆動輪２からの動力で回転している状態においてインバータ２０のゼロトルク制御が実行された場合における回路状態の一例を示す図である。

ＭＧ１０が駆動輪２からの動力で回転している状態であっても、ゼロトルク制御が実行されることによってＭＧ１０は回生トルクを発生しなくなるため、回生電力は生じない。そのため、回生電力で電池４０が充電されることが抑制され、かつ、回生電流がインバータ２０内を流れることも抑制される。その結果、回生電力で電池４０が充電されることを抑制しつつ、インバータ２０の過熱をも抑制することができる。

なお、ゼロトルク制御によってＭＧ１０の出力トルクが狙い通りにちょうどゼロとなる場合には、ＭＧ１０は回生電力を発生しない。しかしながら、レゾルバ５８の設置位置が所定の基準位置からずれていること（レゾルバ設置ずれ）に起因してレゾルバ５８が検出したモータ回転角θに誤差が含まれていると、ゼロトルク制御時においてＭＧ１０の出力トルクがゼロとならずに回生側にずれてしまい、僅かながら回生電力が発生してしまうおそれがある。

この点に鑑み、本実施の形態による車両ＥＣＵ１００は、ＭＧ１０が駆動輪２からの動力で回転している状態で電池４０の充電が禁止されている場合、ゼロトルク制御時にレゾルバ設置ずれによって発生し得る回生電力がインバータ２０で熱として損失することを担保した上で、ゼロトルク制御を実行する。

具体的には、車両ＥＣＵ１００は、ゼロトルク制御が実行された際にレゾルバ設置ずれによるモータ回転角θの誤差に起因してＭＧ１０が発生する回生電力（以下「ゼロトルク制御時のレゾルバ設置ずれによる回生電力」あるいは単に「ゼロトルク制御時の回生電力」ともいう）と、ゼロトルク制御が実行された際にインバータ２０で熱として損失する電力（以下「ゼロトルク制御時の損失電力」ともいう）とを、ＭＧ１０の回転速度（以下「モータ回転速度ＮＭ」ともいう）あるいは車速をパラメータとしてそれぞれ算出する。そして、車両ＥＣＵ１００は、ゼロトルク制御時のレゾルバ設置ずれによる回生電力とゼロトルク制御時の損失電力とを比較する。なお、モータ回転速度ＮＭは、たとえば、レゾルバ５８の検出値であるモータ回転角θの周期から算出することができる。

そして、ゼロトルク制御時の損失電力がゼロトルク制御時のレゾルバ設置ずれによる回生電力よりも大きい場合には、車両ＥＣＵ１００は、ゼロトルク制御を実行する。そのため、ゼロトルク制御中にレゾルバ設置ずれによる回生電力が仮に生じても、その回生電力はインバータ２０で熱として損失し、電池４０には供給されない。その結果、ゼロトルク制御中にレゾルバ設置ずれによる回生電力で電池４０が充電されることを、より適切に抑制することができる。

一方、ゼロトルク制御時の損失電力がゼロトルク制御時のレゾルバ設置ずれによる回生電力よりも小さい場合には、仮にゼロトルク制御を実行するとレゾルバ設置ずれによる回生電力の一部がインバータ２０で損失せずに電池４０に供給されてしまう可能性があるため、車両ＥＣＵ１００は、ゼロトルク制御ではなく、三相オン制御を実行する。これにより、レゾルバ設置ずれによる回生電力で電池４０が充電されてしまうことを、より確実に抑制することができる。

さらに、ＭＧ１０の逆起電圧Ｖｃが電池電圧ＶＢ未満である場合には、インバータ２０の全アーム（スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６）を非導通状態に維持したとしても、ＭＧ１０から電池４０へ回生電流は流れない。この点に鑑み、本実施の形態による車両ＥＣＵ１００は、ＭＧ１０の逆起電圧Ｖｃが電池電圧ＶＢ未満である場合には、車両ＥＣＵ１００は、インバータ２０の全アームを非導通状態に維持するゲート遮断制御を行なう。

図４は、ＭＧ１０の逆起電圧Ｖｃが電池電圧ＶＢ未満である場合にインバータ２０のゲート遮断制御が実行された場合における回路状態の一例を示す図である。ゲート遮断制御が実行されると、逆起電圧Ｖｃがインバータ２０のダイオードＤ１，Ｄ３，Ｄ５を介して電池４０に印加されるが、逆起電圧Ｖｃが電池電圧ＶＢ未満であるため、ＭＧ１０から電池４０へ向かう方向には電流は流れない。これにより、回生電力で電池４０が充電されることを抑制しつつ、インバータ２０の過熱をより適切に抑制することができる。

ここで、ＭＧ１０の逆起電圧Ｖｃおよびレゾルバ設置ずれによる回生電力は、どちらも、モータ回転速度ＮＭが高いほど、高くなる特性を有する。この点に鑑み、本実施の形態による車両ＥＣＵ１００は、ＭＧ１０が駆動輪２からの動力で回転している状態で電池４０の充電が禁止されている場合において、ゼロトルク制御、三相オン制御、ゲート遮断制御のいずれを実行するのかを、モータ回転速度ＮＭをパラメータとして決定することができる。

図５は、ＭＧ１０の逆起電圧Ｖｃおよびゼロトルク制御時のレゾルバ設置ずれによる回生電力と、モータ回転速度ＮＭとの関係の一例を示す図である。

ＭＧ１０の逆起電圧Ｖｃは、モータ回転速度ＮＭが高いほど高くなる特性を有する。一方、電池電圧ＶＢは、電池４０の蓄電量に応じて、最小値ＶＢｍｉｎと最大値ＶＢｍａｘとの間で変動し得る。そこで、たとえば逆起電圧Ｖｃが電池電圧の最小値ＶＢｍｉｎとなる時のモータ回転速度ＮＭを実験等によって求めて第１閾値Ｎ１として予めメモリに記憶しておく。このようにすることで、レゾルバ５８の検出値から算出されたモータ回転速度ＮＭとメモリに記憶された第１閾値Ｎ１とを比較した結果に基づいて、逆起電圧Ｖｃが電池電圧ＶＢ未満であるか否かを判定（推定）することができる（図５の上段参照）。

ゼロトルク制御時のレゾルバ設置ずれによる回生電力も、モータ回転速度ＮＭが高いほど高くなる特性を有する。ゼロトルク制御時の損失電力は、モータ回転速度ＮＭが０である場合にも発生し、モータ回転速度ＮＭが高くなるほど高なるが、モータ回転速度ＮＭが単位量増加するときのゼロトルク制御時の損失電力の増加量（増加傾き）は、モータ回転速度ＮＭが単位量増加するときのゼロトルク制御時のレゾルバ設置ずれによる回生電力の増加量（増加傾き）よりも小さい。そこで、たとえばゼロトルク制御時のレゾルバ設置ずれによる回生電力がゼロトルク制御時の損失電力となる時のモータ回転速度ＮＭを実験等によって求めて第２閾値Ｎ２として予め記憶しておく。このようにすることで、レゾルバ５８の検出値から算出されたモータ回転速度ＮＭとメモリに記憶された第２閾値Ｎ２とを比較した結果に基づいて、ゼロトルク制御時のレゾルバ設置ずれによる回生電力がゼロトルク制御時の損失電力を超えるか否かを判定（推定）することができる（図５の下段参照）。

なお、ゼロトルク制御時にレゾルバ設置ずれによって生じる回生電力は非常に小さいため、図５に示すように、第２閾値Ｎ２（ゼロトルク制御時のレゾルバ設置ずれによる回生電力がゼロトルク制御時の損失電力となる時のモータ回転速度ＮＭ）は、図５に示すように、通常、第１閾値Ｎ１（逆起電圧Ｖｃが電池電圧の最小値ＶＢｍｉｎとなる時のモータ回転速度ＮＭ）よりも高い値となる。

モータ回転速度ＮＭが第１閾値Ｎ１以上かつ第２閾値Ｎ２未満となる領域では、ゼロトルク制御中にレゾルバ設置ずれによる回生電力が仮に生じてもその回生電力はインバータ２０で損失し電池４０には供給されないと推定されるため、車両ＥＣＵ１００は、ゼロトルク制御を実行する。

また、モータ回転速度ＮＭが第２閾値Ｎ２以上となる領域では、仮にゼロトルク制御を実行するとレゾルバ設置ずれによる回生電力の一部がインバータ２０で損失せずに電池４０に供給されてしまう可能性があるため、車両ＥＣＵ１００は、ゼロトルク制御ではなく、三相オン制御を実行する。

また、モータ回転速度ＮＭが第１閾値Ｎ１未満となる領域では、インバータ２０の全アームを非導通状態に維持したとしてもＭＧ１０から電池４０へ回生電流は流れないと推定されるため、車両ＥＣＵ１００はゲート遮断制御を実行する。

図６は、車両ＥＣＵ１００の処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、たとえば所定条件が成立する毎に、繰り返し実行される。

車両ＥＣＵ１００は、ＭＧ１０が回生状態（すなわち駆動輪２からの動力で回転している状態）であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。ＭＧ１０が回生状態でない場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ１００は、以降の処理をスキップしてリターンへと処理を移す。

ＭＧ１０が回生状態である場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１００は、電池４０の充電が禁止されているか否かを判定する（ステップＳ２０）。車両ＥＣＵ１００は、電池ＥＣＵ６０から充電禁止要求を受信している場合に、電池４０の充電が禁止されていると判定する。

電池４０の充電が禁止されていない場合（ステップＳ２０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ１００は、以降の処理をスキップしてリターンへと処理を移す。なお、この場合には、上述したように、ＭＧ１０が回生電力を発生するようにインバータ２０を制御する通常の処理が行なわれる。

電池４０の充電が禁止されている場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１００は、ＭＧ１０の逆起電圧Ｖｃが電池電圧ＶＢ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。本実施の形態においては、車両ＥＣＵ１００は、上述の図５に示したように、レゾルバ５８の検出値から算出されたモータ回転速度ＮＭがメモリに予め記憶された第１閾値Ｎ１（逆起電圧Ｖｃが電池電圧の最小値ＶＢｍｉｎとなる時のモータ回転速度ＮＭ）以上である場合に、逆起電圧Ｖｃが電池電圧ＶＢ以上であると判定する。なお、逆起電圧Ｖｃが電池電圧ＶＢ以上であるか否かの判定手法は、上記の手法に限定されない。たとえば、レゾルバ５８の検出値から算出されたモータ回転速度ＮＭからＭＧ１０の逆起電圧Ｖｃを算出し、算出された逆起電圧Ｖｃが電圧センサ５２によって検出された電池電圧ＶＢ以上であるか否かを判定するようにしてもよい。

逆起電圧Ｖｃが電池電圧ＶＢ未満である場合（ステップＳ３０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ１００は、インバータ２０のゲート遮断制御を実行する（ステップＳ６０）。

逆起電圧Ｖｃが電池電圧ＶＢ以上である場合（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１００は、ゼロトルク制御時の損失電力が、レゾルバ設置ずれによる回生電力よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４０）。たとえば、上述の図５に示したように、車両ＥＣＵ１００は、モータ回転速度ＮＭが第２閾値Ｎ２未満である場合に、ゼロトルク制御時の損失電力がレゾルバ設置ずれによる回生電力よりも大きいと判定する。

ゼロトルク制御時の損失電力がレゾルバ設置ずれによる回生電力よりも大きい場合（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１００は、インバータ２０のゼロトルク制御を実行する（ステップＳ５０）。

ゼロトルク制御時の損失電力がレゾルバ設置ずれによる回生電力よりも小さい場合（ステップＳ４０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ１００は、インバータ２０の三相オン制御を実行する（ステップＳ７０）。

以上のように、本実施の形態による車両ＥＣＵ１００は、ＭＧ１０が駆動輪２からの動力で回転している状態で電池４０の充電が禁止されている場合には、インバータ２０のゼロトルク制御を実行する。これにより、ＭＧ１０が駆動輪２からの動力で回転している状態であっても、ＭＧ１０は回生トルクを発生せず、回生電力は生じない。そのため、回生電力で電池４０が充電されることが抑制され、かつ、回生電流がインバータ２０内を流れることが抑制される。その結果、回生電力で電池４０が充電されることを抑制しつつ、インバータ２０の過熱を抑制することができる。

特に、本実施の形態による車両ＥＣＵ１００は、ＭＧ１０が駆動輪２からの動力で回転している状態で電池４０の充電が禁止されている場合であって、かつゼロトルク制御時の損失電力がレゾルバ設置ずれによる回生電力よりも大きい場合に、ゼロトルク制御を実行する。そのため、ゼロトルク制御の実行中に仮にレゾルバ設置ずれによる回生電力が生じても、その回生電力はインバータ２０で損失し、電池４０には供給されない。これにより、ゼロトルク制御中に回生電力で電池４０が充電されないことを担保した上で、ゼロトルク制御を実行することができる。

なお、ゼロトルク制御中にレゾルバ設置ずれによる回生電力が生じた場合には、その回生電力がインバータ２０で損失する際に熱が発生するが、ゼロトルク制御時のレゾルバ設置ずれによる回生電力は三相オン制御時の回生電力に比べて極めて小さいため、インバータ２０内で生じる発熱量は三相オン制御時に比べて極めて小さい。そのため、インバータ２０が過熱状態になることが抑制される。

さらに、本実施の形態による車両ＥＣＵ１００は、ＭＧ１０が駆動輪２からの動力で回転している状態で電池４０の充電が禁止されている場合であって、かつゼロトルク制御時の損失電力がレゾルバ設置ずれによる回生電力よりも小さい場合には、仮にゼロトルク制御を実行するとレゾルバ設置ずれによる回生電力の一部がインバータ２０で損失せずに電池４０に供給されてしまう可能性があるため、インバータ２０の三相オン制御を実行する。これにより、電池４０の充電が禁止されているにも関わらず回生電力で電池４０が充電されることを、より確実に抑制することができる。

さらに、本実施の形態による車両ＥＣＵ１００は、ＭＧ１０が駆動輪２からの動力で回転している状態で電池４０の充電が禁止されている場合であって、かつＭＧ１０の逆起電圧Ｖｃが電池電圧ＶＢ未満である場合には、インバータ２０の全アームを非導通状態に維持したとしてもＭＧ１０から電池４０へ回生電流は流れないと推定されるため、インバータ２０のゲート遮断制御を実行する。これにより、ゼロトルク制御が実行される場合に比べて、回生電力で電池４０が充電されることを、より確実に抑制することができる。

さらに、本実施の形態による車両ＥＣＵ１００は、モータ回転速度ＮＭと予めメモリに記憶されている第１閾値Ｎ１（逆起電圧Ｖｃが電池電圧の最小値ＶＢｍｉｎとなる時のモータ回転速度ＮＭを実験等によって求めた値）とを比較した結果に基づいて、逆起電圧Ｖｃが電池電圧ＶＢ未満であるか否かを判定（推定）することができる。同様に、本実施の形態による車両ＥＣＵ１００は、モータ回転速度ＮＭと予めメモリに記憶されている第２閾値Ｎ２（ゼロトルク制御時のレゾルバ設置ずれによる回生電力がゼロトルク制御時の損失電力となる時のモータ回転速度ＮＭを実験等によって求めた値）とを比較した結果に基づいて、ゼロトルク制御時のレゾルバ設置ずれによる回生電力がゼロトルク制御時の損失電力を超えるか否かを判定（推定）することができる。これにより、ＭＧ１０が駆動輪２からの動力で回転している状態で電池４０の充電が禁止されている場合において、ゼロトルク制御、三相オン制御、ゲート遮断制御のいずれを実行するのかを、モータ回転速度ＮＭに基づいて決定することができる。

なお、ゼロトルク制御、三相オン制御、ゲート遮断制御のいずれを実行するのかの決定に用いられるパラメータは、モータ回転速度ＮＭと相関するパラメータであればよい。したがって、たとえば、ＭＧ１０に機械的に接続される駆動輪２の回転速度（車速）に基づいて、ゼロトルク制御、三相オン制御、ゲート遮断制御のいずれを実行するのかを決定するようにしてもよい。

＜変形例１＞
上述の実施の形態においては、ＭＧ１０が駆動輪２からの動力で回転している状態で電池４０の充電が禁止されている場合であって、かつモータ回転速度ＮＭが第１閾値Ｎ１以上かつ第２閾値Ｎ２未満の領域に含まれる場合には、ゼロトルク制御が実行される。しかしながら、当該領域において実際に電池４０が充電されていることが検出された場合には、充電禁止を実現するために、ゼロトルク制御ではなく三相オン制御を実行するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態においては、ＭＧ１０が駆動輪２からの動力で回転している状態で電池４０の充電が禁止されている場合であって、かつモータ回転速度ＮＭが第２閾値Ｎ２以上の領域に含まれる場合には、三相オン制御が実行される。しかしながら、当該領域においてインバータ２０あるいはＭＧ１０が過熱状態となっていることが検出された場合には、過熱抑制のために、三相オン制御ではなくゼロトルク制御を実行するようにしてもよい。

図７は、本変形例１による車両ＥＣＵ１００の処理手順の一例を示すフローチャートである。図７に示すフローチャートは、上述の図６に示すフローチャートに対して、ステップＳ８０およびステップＳ８２を追加したものである。その他のステップ（上述の図６に示したステップと同じ番号を付しているステップ）については、既に説明したため詳細な説明はここでは繰り返さない。

逆起電圧Ｖｃが電池電圧ＶＢ以上であり（ステップＳ３０においてＹＥＳ）かつゼロトルク制御時の損失電力がレゾルバ設置ずれによる回生電力よりも大きい場合（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、すなわち、モータ回転速度ＮＭが第１閾値Ｎ１以上かつ第２閾値Ｎ２未満の領域に含まれる場合、車両ＥＣＵ１００は、実際に電池４０が充電されていることが検出されたか否かを判定する（ステップＳ８０）。具体的には、車両ＥＣＵ１００は、電池４０が充電される方向の電流が電流センサ５１によって検出されたことを示す情報を電池ＥＣＵ６０から受信した場合に、実際に電池４０が充電されていることが検出されたと判定する。

実際に電池４０が充電されていることが検出されていない場合（ステップＳ８０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ１００は、ゼロトルク制御を実行する（ステップＳ５０）。

実際に電池４０が充電されていることが検出された場合（ステップＳ８０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１００は、ゼロトルク制御ではなく三相オン制御を実行する（ステップＳ７０）。これにより、回生電流がＭＧ１０とインバータ２０との間の循環によって損失し、抵抗の大きい電池４０には供給されなくなるため、電池４０の充電を解消することができる。

逆起電圧Ｖｃが電池電圧ＶＢ以上であり（ステップＳ３０においてＹＥＳ）かつゼロトルク制御時の損失電力がレゾルバ設置ずれによる回生電力よりも小さい場合（ステップＳ４０においてＮＯ）、すなわち、モータ回転速度ＮＭが第２閾値Ｎ２以上の領域に含まれる場合、車両ＥＣＵ１００は、インバータ２０あるいはＭＧ１０が過熱状態となっていることが検出されたか否かを判定する（ステップＳ８２）。具体的には、車両ＥＣＵ１００は、温度センサ５５によって検出されたインバータ２０の温度ＴＩがインバータ２０の許容温度を超えている場合、あるいは、温度センサ５７によって検出されたモータ温度ＴＭがＭＧ１０の許容温度を超えている場合に、インバータ２０あるいはＭＧ１０が過熱状態となっていることが検出されたと判定する。

インバータ２０あるいはＭＧ１０が過熱状態となっていることが検出されていない場合（ステップＳ８２においてＮＯ）、車両ＥＣＵ１００は、三相オン制御を実行する（ステップＳ５０）。

インバータ２０あるいはＭＧ１０が過熱状態となっていることが検出された場合（ステップＳ８２においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１００は、過熱抑制のために、三相オン制御ではなくゼロトルク制御を実行する（ステップＳ５０）。これにより、三相オン制御を実行する場合に比べてインバータ２０およびＭＧ１０に流れる電流が低減されるため、インバータ２０あるいはＭＧ１０の過熱を解消することができる。

このように、モータ回転速度ＮＭが含まれる領域だけでなく、実際に充電あるいは過熱が検出されたか否かに応じて、三相オン制御およびゼロトルク制御を選択するようにしてもよい。

＜変形例２＞
上述の図６および図７においてはステップＳ１０の処理後にステップＳ２０の処理を行なう例を示したが、ステップＳ１０の処理前にステップＳ２０の処理を行なうようにしてもよい。

すなわち、電池４０の充電が禁止されている場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）には以降の処理を継続し、電池４０の充電が禁止されていない場合（ステップＳ２０においてＮＯ）には以降の処理をスキップしてリターンへと処理を移す（通常の制御を行なう）ようにしてもよい。

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。本開示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。

１ 車両、２ 駆動輪、１０ ＭＧ、２０ インバータ、３０ ＳＭＲ、４０ 電池、５１，５６ 電流センサ、５２，５４ 電圧センサ、５３，５５，５７ 温度センサ、５８ レゾルバ、６０ 電池ＥＣＵ、１００ 車両ＥＣＵ、Ｃ１ コンデンサ、Ｄ１～Ｄ６ ダイオード、ＮＬ，ＰＬ 電力線、Ｑ１～Ｑ６ スイッチング素子。

Claims (7)

1. 駆動輪に接続された交流の回転電機を備える車両の駆動装置であって、
   蓄電装置と、
   前記蓄電装置からの直流を交流に変換して前記回転電機に供給するインバータと、
   前記インバータを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記回転電機が前記駆動輪からの動力で回転している状態で前記蓄電装置の充電が禁止されている場合、前記回転電機の出力トルクがゼロとなるように前記インバータを駆動するゼロトルク制御を実行し、
   前記制御装置は、前記回転電機が前記駆動輪からの動力で回転している状態で前記蓄電装置の充電が禁止されている場合であって、かつ前記ゼロトルク制御時において前記インバータの損失電力が前記回転電機の回生電力を超えると判定される場合に、前記ゼロトルク制御を実行する、車両の駆動装置。
2. 前記インバータは、前記蓄電装置および前記回転電機の間に電気的に接続され、各々が上側アームおよび下側アームを有する三相の駆動アームを有し、
   前記制御装置は、前記回転電機が前記駆動輪からの動力で回転している状態で前記蓄電装置の充電が禁止されている場合であって、かつ前記ゼロトルク制御時において前記インバータの損失電力が前記回転電機の回生電力を超えると判定されない場合、前記インバータの前記三相の前記上側アームまたは前記下側アームを導通状態に維持する三相オン制御を実行する、請求項１に記載の車両の駆動装置。
3. 前記制御装置は、前記回転電機が前記駆動輪からの動力で回転している状態で前記蓄電装置の充電が禁止されている場合であって、かつ前記ゼロトルク制御時において前記インバータの損失電力が前記回転電機の回生電力を超えると判定される場合であっても、前記蓄電装置が充電されていることが検出された場合には、前記三相オン制御を実行する、請求項２に記載の車両の駆動装置。
4. 前記制御装置は、
   前記回転電機の回転速度が閾値未満である場合に、前記ゼロトルク制御時において前記インバータの損失電力が前記回転電機の回生電力を超えると判定し、
   前記回転電機の回転速度が前記閾値を超える場合に、前記ゼロトルク制御時において前記インバータの損失電力が前記回転電機の回生電力を超えると判定しない、請求項１～３のいずれかに記載の車両の駆動装置。
5. 前記制御装置は、前記回転電機が前記駆動輪からの動力で回転している状態で前記蓄電装置の充電が禁止されている場合であって、かつ前記回転電機の逆起電圧が前記蓄電装置の電圧未満である場合、前記インバータをゲート遮断状態にする遮断制御を実行する、請求項１～４のいずれかに記載の車両の駆動装置。
6. 前記制御装置は、前記回転電機が前記駆動輪からの動力で回転している状態で前記蓄電装置の充電が禁止されている場合であって、かつ前記ゼロトルク制御時において前記インバータの損失電力が前記回転電機の回生電力を超えると判定されない場合であっても、前記回転電機または前記インバータが過熱状態であることが検出された場合には、前記ゼロトルク制御を実行する、請求項１～５のいずれかに記載の車両の駆動装置。
7. 駆動輪に接続された交流の回転電機と、蓄電装置と、前記蓄電装置からの直流を交流に変換して前記回転電機に供給するインバータとを備えた車両の制御方法であって、
   前記回転電機が前記駆動輪からの動力で回転している状態で前記蓄電装置の充電が禁止されているか否かを判定するステップと、
   前記回転電機が前記駆動輪からの動力で回転している状態で前記蓄電装置の充電が禁止されていると判定された場合に、前記回転電機の出力トルクがゼロとなるように前記インバータを制御するゼロトルク制御を実行するステップとを含み、
   前記ゼロトルク制御を実行するステップは、前記回転電機が前記駆動輪からの動力で回転している状態で前記蓄電装置の充電が禁止されている場合であって、かつ前記ゼロトルク制御時において前記インバータの損失電力が前記回転電機の回生電力を超えると判定される場合に、前記ゼロトルク制御を実行するステップを含む、車両の制御方法。

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