KR20130060342A - 차량 및 그 제어 방법 - Google Patents

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KR20130060342A
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upper arm
transistors
motor
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KR1020137010395A
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고이치 사카타
도모코 시마나
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

충돌이 검출된 후에, 인버터들 (41, 42) 의 모든 상부 암 트랜지스터들은 턴오프되고, 인버터들의 모든 하부 암 트랜지스터들은 턴온된다. 그 다음에, 전동기들 (MG1, MG2) 의 어느 하나에도 역기전력이 발생되지 않을 때, 각각의 상부 암 트랜지스터들을 완전하게 턴온하는 게이트 전압 (V1) 보다 낮은 게이트 전압 (V2) 이 인버터들 (41, 42) 의 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 인가되고, 게이트 전압 (V2) 이 인가된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 직렬로 접속되는 인버터들 (41, 42) 의 하부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나가 턴온된다.

Description

차량 및 그 제어 방법{VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREFOR}
본 발명은, 3상 교류 전동기, 인버터를 통해 3상 교류 전동기와 전력을 교환 가능한 축전 유닛, 인버터와 축전 유닛 사이의 전압을 평활화하는 평활 커패시터와, 차량의 충돌을 검출하는 충돌 검출 유닛을 구비하는 차량, 및 또한 그 차량에 대한 제어 방법에 관한 것이다.
이러한 종류의 차량으로서는, 전동 발전기 (motor generator), 전동 발전기를 구동하는 인버터 회로, 시스템 메인 릴레이를 통해 인버터 회로에 전력을 공급하는 2차 전지 유닛, 시스템 메인 릴레이와 인버터 회로 사이에 제공되는 고압 커패시터, 및 장애물과 차량 사이의 상대 속도 및 장애물과 차량 사이의 거리를 계측하는 레이더 센서를 구비하는 것이 제안되어 있다 (예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제 2005-20952 호 (JP-A-2005-20952) 참조). 이러한 차량에서, 레이더 센서로부터의 정보에 기초하여 차량의 충돌이 예측될 때, 시스템 메인 릴레이가 턴오프되며, 전동 발전기로부터 토크가 발생되지 않게 하면서 전동 발전기의 각각의 상들의 코일들을 이용하여 고압 커패시터에 잔류하는 전하를 방전시키도록 인버터 회로가 제어된다. 또한, 이러한 종류의 차량으로서, 전동 발전기, 직렬로 연결된 상부 암 트랜지스터 및 하부 암 트랜지스터의 쌍들을 가지고 전동 발전기를 구동하는 인버터, 및 직류 전원과 인버터 사이에 제공되는 커패시터를 구비하고, 인버터의 상부 암 트랜지스터들 및 하부 암 트랜지스터들의 어느 하나에서 단락 고장이 일어날 때, 차량은 주행을 정지하도록 되고, 단락 고장을 갖는 상부 암 트랜지스터 또는 하부 암 트랜지스터에 직렬로 접속된 상부 암 트랜지스터 또는 하부 암 트랜지스터가 턴온되어, 단락 상의 상부 암 및 하부 암을 도통 상태로 고정함으로써 커패시터에 축적된 전하를 단락 전류로서 소비시키는 것이 제안되어 있다 (예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제 2008-54420 호 (JP-A-2008-54420) 참조). 이러한 차량에서는, 상술한 바와 같이 인버터에서 단락 고장이 일어날 때, 전동 발전기와 인버터 사이의 폐회로 이외에도 전류가 통과하는 경로를 형성하기 위해 단락 상의 상부 암 및 하부 암이 도통 상태로 고정됨으로써, 예를 들어, 차량이 견인될 시에 전동 발전기에 큰 역기전력이 계속적으로 발생될 때일지라도, 인버터 또는 도전선의 과전류 상태가 억제된다.
부수적으로, 이러한 종류의 차량에서, 충돌이 실제로 일어날 때, 직류 전원과 인버터 사이의 커패시터에 축적된 전하는 안전을 보장하는 측면에서 신속하게 방전되어야 한다. 그러나, 제 JP-A-2008-54420 호에 설명된 발명이 적용되어, 차량의 충돌의 발생 후에 인버터의 상부 암 및 하부 암이 도통 상태로 고정되는 경우, 도통 상태로 고정된 상부 암 및 하부 암을 통해 큰 전류가 흘러서, 트랜지스터들이 악영향을 받을 수도 있다는 우려가 있다. 또한, 전동 발전기에 역기전력이 발생될 때, 커패시터로부터 방전된 전류 및 역기전력으로부터 기인하는 전류가 동시에 흘러, 트랜지스터들이 악영향을 받을 수도 있다는 우려가 있다. 또한, 역기전력으로부터 기인하는 전류가 인버터를 통해 전동 발전기로 반환되고 반파 전류가 전동 발전기의 상들을 통해 흐르는 경우, 전동 발전기의 영구 자석은 어쩌면 비자성화될 수도 있다.
본 발명은, 충돌 시에, 인버터 및 3상 교류 전동기를 보다 적절히 보호하면서, 평활 커패시터에 축적된 전하를 신속하게 방전시키는 차량을 제공한다.
본 발명의 제 1 양태는 차량에 관한 것이다. 차량은, 3상 교류 전동기; 각각 입력 전압이 증가할수록 저항이 감소하는 경향을 가지고 소정 값보다 높은 입력 전압이 인가될 때 턴온되는 복수의 상부 암 트랜지스터, 대응하는 상부 암 트랜지스터에 각각 직렬로 접속되는 복수의 하부 암 트랜지스터, 및 대응하는 상부 암 트랜지스터 및 하부 암 트랜지스터의 각각에 하나씩 역병렬로 접속되는 복수의 다이오드를 구비하는 인버터; 인버터를 통해 3상 교류 전동기와 전력을 교환 가능한 축전 유닛; 인버터와 축전 유닛 사이의 전압을 평활화하는 평활 커패시터; 인버터를 제어하는 제어 유닛; 및 충돌을 검출하는 충돌 검출 유닛을 구비하며, 여기서 제어 유닛은, 충돌 검출 유닛이 충돌을 검출한 후에 인버터의 상부 암 트랜지스터들의 모두를 턴오프하고 하부 암 트랜지스터들의 모두를 턴온하며, 그 후에, 3상 교류 전동기에 역기전력이 발생되지 않을 때에는, 제어 유닛은, 인버터의 상부 암 트랜지스터의 적어도 어느 하나에 소정 값보다 낮은 입력 전압을 인가하고, 소정 값보다 낮은 입력 전압이 인가된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 직렬로 접속된 하부 암 트랜지스터의 적어도 어느 하나를 턴온한다.
위의 양태에 따르면, 충돌 검출 유닛이 충돌을 검출한 후에, 인버터의 모든 상부 암 트랜지스터들은 턴오프되고, 인버터의 모든 하부 암 트랜지스터들은 턴온된다. 그렇게 함으로써, 충돌 검출 유닛이 충돌을 검출한 후에 3상 교류 전동기에 역기전력이 발생될 때, 역기전력으로부터 기인하는 전류는 인버터의 하부 암 트랜지스터들 및 다이오드들을 통해 대체로 균등하게 분배되면서 흐른다. 따라서, 전류가 단일 하부 암 트랜지스터를 통해 집중해 흐르는 것이 억제됨으로써 하부 암 트랜지스터들을 보호하는 것을 가능하게 하고, 3상 교류 전동기의 상들을 통해 반파 전류가 흐르도록 야기되지 않음으로써 3상 교류 전동기의 영구 자석의 비자성화를 억제하는 것을 가능하게 한다. 또한, 모든 상부 암 트랜지스터들이 턴오프되고 모든 하부 암 트랜지스터들이 턴온될 때, 동시에 흐르는, 평활 커패시터로부터의 방전된 전류 및 역기전력으로부터 기인하는 전류 때문에 인버터의 상부 암 트랜지스터들 및 하부 암 트랜지스터들이 과열되는 것을 억제할 수 있다. 3상 교류 전동기에 역기전력이 발생될 때, 3상 교류 전동기에는 그 회전을 멈출 방향의 토크가 발생되어서, 발생된 토크로 인해 3상 교류 전동기의 회전이 어느 정도로 저하된 단계에서 역기전력이 발생되지 않는다는 것에 주의한다. 또한, 충돌 검출 유닛이 충돌을 검출함으로써, 인버터의 모든 상부 암 트랜지스터들은 턴오프되고, 인버터의 모든 하부 암 트랜지스터들은 턴온된다. 그 다음에, 3상 교류 전동기에 역기전력이 발생되지 않을 때, 인버터의 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 소정 값보다 낮은 입력 전압이 인가되고, 소정 값보다 낮은 입력 전압이 인가된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 직렬로 접속되는 하부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나가 턴온된다. 이러한 방식으로, 소정 값보다 낮은 입력 전압이 인가된 인버터의 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나의 저항은, 완전하게 턴온되는 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나의 저항보다 커지고, 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나를 통해 흐르는 전류는 감소된다. 따라서, 소정 값보다 낮은 입력 전압이 인가된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 대응하는 하부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나가 턴온될 때, 이러한 상부 암 트랜지스터들 및 하부 암 트랜지스터들을 통해 큰 전류가 흐르는 것을 억제하면서, 평활 커패시터에 축적된 전하를 신속하게 방전시키는 것이 가능하다. 그 결과, 본 발명의 양태에 따른 차량에서는, 충돌 시에 인버터 및 3상 교류 전동기를 보다 적절하게 보호하면서도, 평활 커패시터에 축적된 전하를 신속하게 방전시키는 것이 가능하다.
또한, 위의 양태에서, 차량은 복수의 3상 교류 전동기들 및 복수의 인버터들을 포함할 수도 있고, 제어 유닛은 충돌 검출 유닛이 충돌을 검출한 후에, 복수의 인버터들의 상부 암 트랜지스터들의 모두를 턴오프할 수도 있고 복수의 인버터들의 하부 암 트랜지스터들의 모두를 턴온할 수도 있으며, 그 후에, 복수의 3상 교류 전동기들의 어느 하나에도 역기전력이 발생하지 않을 때에는, 제어 유닛은 복수의 인버터들의 적어도 어느 하나에 포함되는 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 소정 값보다 낮은 입력 전압을 인가할 수도 있고, 소정 값보다 낮은 입력 전압이 인가된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 직렬로 접속되는 하부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나를 턴온할 수도 있다.
위의 양태에 따른 차량에서는, 충돌 검출 유닛이 충돌을 검출한 후에, 복수의 인버터들의 모든 상부 암 트랜지스터들이 턴오프되고, 복수의 인버터들의 모든 하부 암 트랜지스터들이 턴온된다. 그렇게 함으로써, 3상 교류 전동기들의 어느 하나에 역기전력이 발생될 때, 3상 교류 전동기들의 어느 하나에 발생된 역기전력으로부터 기인하는 전류만이, 3상 교류 전동기들의 어느 하나에 대응하는 인버터의 하부 암 트랜지스터들 및 다이오드들을 통해, 대체로 균등하게 분배되면서 흐른다. 따라서, 동시에 흐르는, 평활 커패시터로부터 방전된 전류 및 역기전력으로부터 기인하는 전류 때문에 복수의 인버터들의 상부 암 트랜지스터들 및 하부 암 트랜지스터들이 과열되는 것을 억제하는 것이 가능하다. 또한, 역기전력으로부터 기인하는 전류가 평활 커패시터 쪽으로 흐르지 않게 될 수도 있어, 평활 커패시터가 새로운 전하를 축적하지 않도록 하는 것이 가능하다. 나아가, 역기전력으로부터 기인하는 전류의 유동 경로가 형성되기 때문에, 역기전력이 발생되는 3상 교류 전동기의 상들을 통해 전류가 흘러 회전을 멈출 방향의 토크가 3상 교류 전동기에 인가되어, 3상 교류 전동기의 회전을 조기에 저하시킴으로써 역기전력의 발생을 정지시키는 것이 가능하다. 그러면, 이 양태에 따른 차량에서는, 충돌 검출 유닛이 충돌을 검출함에 따라, 복수의 인버터들의 모든 상부 암 트랜지스터들은 턴오프되고 복수의 인버터들의 모든 하부 암 트랜지스터들은 턴온되며, 복수의 전동기들의 어느 하나에도 역기전력이 발생되지 않는 때에는, 복수의 인버터들의 적어도 어느 하나에 포함되는 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 소정 값보다 낮은 입력 전압이 인가되고, 소정 값보다 낮은 입력 전압이 인가된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 직렬로 접속되는 하부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나가 턴온된다. 그렇게 함으로써, 소정 값보다 낮은 입력 전압이 인가된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나, 및 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 직렬로 접속되는 하부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나를 통해 큰 전류가 흐르는 것을 억제하면서, 평활 커패시터에 축적된 전하를 신속하게 방전시키는 것이 가능하다. 그 결과, 이 양태에 따른 차량에서는, 충돌 시에, 복수의 인버터들 및 복수의 3상 교류 전동기들을 보다 적절하게 보호하면서도, 평활 커패시터에 축적된 전하를 신속하게 방전시키는 것이 가능하다.
본 발명의 제 2 양태는 차량 제어 방법에 관한 것이다. 차량은, 3상 교류 전동기와, 각각 입력 전압이 증가할수록 저항이 감소하는 경향을 가지고 소정 값 이상의 입력 전압이 인가될 때 턴온되는 복수의 상부 암 트랜지스터, 대응하는 상부 암 트랜지스터들에 각각 직렬로 접속되는 복수의 하부 암 트랜지스터들, 및 대응하는 상부 암 트랜지스터들 및 하부 암 트랜지스터들의 각각에 하나씩 역병렬로 접속되는 복수의 다이오드들을 포함하는 인버터와, 인버터를 통해 3상 교류 전동기와 전력을 교환 가능한 축전 유닛과, 인버터와 축전 유닛 사이의 전압을 평활화하는 평활 커패시터와, 충돌을 검출하는 충돌 검출 유닛을 구비한다. 제어 방법은, 충돌 검출 유닛이 충돌을 검출한 후에 인버터의 상부 암 트랜지스터의 모두를 턴오프하고, 인버터의 하부 암 트랜지스터의 모두를 턴온하는 단계; 및 3상 교류 전동기에 역기전력이 발생하지 않을 때에는, 인버터의 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 소정 값보다 낮은 입력 전압을 인가하고, 소정 값보다 낮은 입력 전압이 인가된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 직렬로 접속되는 하부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나를 턴온하는 단계를 포함한다.
위의 양태들에 따르면, 충돌 시에, 인버터 및 3상 교류 전동기를 보다 적절하게 보호하면서, 평활 커패시터에 축적된 전하를 신속하게 방전시키는 것이 가능하다.
본 발명의 예시적인 실시형태들의 특징들, 이점들, 및 기술적이고 산업적 의의가 첨부되는 도면들을 참조하여 하기에서 설명될 것이며, 유사한 부호들은 유사한 요소들을 뜻하고:
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 개략 구성도이며;
도 2 는 본 실시형태에 따른 하이브리드 차량에 탑재되는 전기 구동 시스템의 개략 구성도이며;
도 3 은, 본 실시형태에 따른, 역기전력이 전동기 (MG1) 에 발생될 때 인버터 및 전동기 (MG1) 를 통해 흐르는 전류의 경로의 일 예를 도시하는 도면이며;
도 4 는, 본 실시형태에 따른, 평활 커패시터로부터 인버터로 흐르는 전류의 경로의 일 예를 도시하는 도면이며;
도 5 는 본 실시형태에 대한 일 대안적인 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 개략 구성도이고;
도 6 은, 본 실시형태에 대한 대안적인 실시형태에 따른, 하이브리드 차량에서 차량의 충돌이 검출된 후에, 전동기 ECU 에 의해 실행되는 충돌 시 방전 제어 루틴의 일 예를 나타내는 플로차트이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 역할을 하는 하이브리드 차량 (20) 의 개략 구성도이다. 본 실시형태에 따른 하이브리드 차량 (20) 은, 엔진 (22), (이하, "엔진 ECU" 로 지칭되는) 엔진 전자 제어 유닛 (24), 플래니터리 기어 (planetary gear) (30), 전동기 (MG1), 감속 기어 (35), 전동기 (MG2), 구동륜 (39a 및 39b) 들, 배터리 (50), 인버터 (41), 인버터 (42), (이하, "전동기 ECU" 로 지칭되는) 전동기 전자 제어 유닛 (40), (이하, "배터리 ECU" 로 지칭되는) 배터리 전자 제어 유닛 (52), 및 (이하, "하이브리드 ECU" 로 지칭되는) 하이브리드 전자 제어 유닛 (70) 을 구비한다. 엔진 (22) 은 연료로서 가솔린, 경유 등을 이용한다. 엔진 ECU (24) 는 엔진 (22) 에 대한 구동 제어를 실행한다. 플래니터리 기어 (30) 의 캐리어 (34) 는 댐퍼 (28) 를 통해 크랭크샤프트 (26) 에 접속된다. 크랭크샤프트 (26) 는 엔진 (22) 의 출력 샤프트의 역할을 한다. 전동기 (MG1) 는 플래니터리 기어 (30) 의 선 기어 (31) 에 접속되고, 전력을 발생시킬 수 있다. 감속 기어 (35) 는 플래니터리 기어 (30) 의 링 기어 (32) 에 접속된 구동 샤프트인 링 기어 샤프트 (32a) 에 연결된다. 전동기 (MG2) 는 감속 기어 (35) 에 접속된다. 기어 매커니즘 (37) 및 디퍼렌셜 기어 (38) 를 통해 링 기어 샤프트 (32a) 에 구동륜들 (39a 및 39b) 이 접속된다. 배터리 (50) 는 시스템 메인 릴레이 (system main relay; SMR) 를 통해 전력선 (54) 에 접속되고, 예를 들어, 리튬 이온 2차 전지 또는 니켈 수소 이차 전지이다. 인버터 (41) 는 전동기 (MG1) 와 전력선 (54) 사이에 개재된다. 인버터 (42) 는 전동기 (MG2) 와 전력선 (54) 사이에 개재된다. 전동기 ECU (40) 는 인버터들 (41 및 42) 을 통해 전동기들 (MG1 및 MG2) 에 대한 구동 제어를 실행한다. 배터리 ECU (52) 는 배터리 (50) 를 관리한다. 하이브리드 ECU (70) 는 엔진 ECU (24), 전동기 ECU (40), 배터리 ECU (52) 등과 통신하면서 차량 전체를 제어한다.
전동기 (MG1) 및 전동기 (MG2) 각각은 영구 자석이 임베딩된 회전자 (rotor), 및 3상 코일들이 감겨진 고정자 (stator) 를 구비하는 주지의 동기 발전 전동기로서 구성된다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 인버터 (41) 는 6 개의 트랜지스터들 (T11 내지 T16), 및 트랜지스터들 (T11 내지 T16) 과 각각 역방향으로 병렬 접속된 6 개의 다이오드들 (D11 내지 D16) 로 형성되고, 인버터 (42) 는 6 개의 트랜지스터들 (T21 내지 T26), 및 트랜지스터들 (T21 내지 T26) 과 각각 역방향으로 병렬 접속된 6 개의 다이오드들 (D21 내지 D26) 로 형성된다. 트랜지스터들 (T11 내지 T16, 및 T21 내지 T26) 각각은, 게이트 전압 (입력 전압) 이 증가할수록 트랜지스터들의 저항이 감소하는 경향을 가지고, 소정 값 (V1) 이상의 게이트 전압이 인가될 때 턴온한다. 또한, 트랜지스터들 (T11 내지 T16, 및 T21 내지 T26) 은 전력선 (54) 을 따라 인버터들 (41 및 42) 에 의해 공유되는 양극 버스 (54a) 및 음극 버스 (54b) 에 대해 소스 측 및 싱크 측이 되도록 쌍들로 배열되고, 전동기들 (MG1 및 MG2) 각각의 3상 코일들 (U 상, V 상, 및 W 상) 은 트랜지스터들의 쌍들의 대응하는 하나의 사이의 접속점에 접속된다. 따라서, 양극 버스 (54a) 와 음극 버스 (54b) 사이에 전압이 인가된 상태로 트랜지스터들 (T11 내지 T16) 의 각각의 온 시간의 비율이 제어됨으로써, 3상 코일들에 회전 자계를 형성하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 전동기 (MG1) 를 회전하도록 구동하는 것이 가능하다. 유사하게, 양극 버스 (54a) 와 음극 버스 (54b) 사이에 전압이 인가된 상태로 트랜지스터들 (T21 내지 T26) 의 각각의 온 시간의 비율이 제어됨으로써, 3상 코일들에 회전 자계를 형성하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 전동기 (MG2) 를 회전하도록 구동하는 것이 가능하다. 또한, 시스템 메인 릴레이 (SMR) 에 대하여 인버터들 (41 및 42) 에 인접한 지점에서 양극 버스 (54a) 와 음극 버스 (54b) 사이에 평활 커패시터 (57) 가 접속된다. 평활 커패시터 (57) 는 인버터들 (41 및 42) 및 배터리 (50) 사이의 전압을 평활화한다. 이하, 인버터 (41) 의 3 개의 트랜지스터들 (T11 내지 T13) 및 인버터 (42) 의 3 개의 트랜지스터들 (T21 내지 T23) 은 "상부 암 트랜지스터들" 로 일컬어지고, 각각, 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13) 의 대응하는 하나에 직렬로 접속되는 인버터 (41) 의 3 개의 트랜지스터들 (T14 내지 T16), 및 각각, 상부 암 트랜지스터들 (T21 내지 T23) 의 대응하는 하나에 직렬로 접속되는 인버터 (42) 의 3 개의 트랜지스터들 (T24 내지 T26) 은 "하부 암 트랜지스터들" 로 일컬어진다.
인버터 (41) 는 전동기 ECU (40) 에 의해 제어되어 전동기 (MG1) 에 대한 구동 제어를 실행하고, 인버터 (42) 는 전동기 ECU (40) 에 의해 제어되어 전동기 (MG2) 에 대한 구동 제어를 실행한다. 전동기 (MG1) 에 대한 구동 제어를 실행하기 위해 필요한 신호가 전동기 ECU (40) 로 입력되고, 전동기 (MG2) 에 대한 구동 제어를 실행하기 위해 필요한 신호가 전동기 ECU (40) 로 입력된다. 신호들은, 예를 들어, 전동기 (MG1) 의 회전자의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출 센서 (43) 로부터의 신호, 전동기 (MG2) 의 회전자의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출 센서 (44) 로부터의 신호, 전동기 (MG1) 의 3상 코일들의 U 상 및 V 상을 통해 흐르는 상 전류들을 각각 검출하는 전류 센서들 (45U 및 45V) 로부터의 상 전류들 (Iu1 및 Iv1), 전동기 (MG2) 의 3상 코일들의 U 상 및 V 상을 통해 흐르는 상 전류들을 각각 검출하는 전류 센서들 (46U 및 46V) 로부터의 상 전류들 (Iu2 및 Iv2), 평활 커패시터 (57) 의 전압을 검출하는 전압 센서 (57a) 로부터의 전압 (VH) 등을 포함한다. 또한, 전동기 ECU (40) 로부터 인버터 (41) 의 트랜지스터들 (T11 내지 T16) 및 인버터 (42) 의 트랜지스터들 (T21 내지 T26) 로 스위칭 제어 신호들이 출력된다. 그 다음에, 전동기 ECU (40) 는 하이브리드 ECU (70) 와 통신하며, 하이브리드 ECU (70) 로부터의 제어 신호들로 전동기들 (MG1 및 MG2) 에 대한 구동 제어를 실행하고, 필요하면, 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 동작 상태들에 관한 데이터를 하이브리드 ECU (70) 에 출력한다. 전동기 ECU (40) 는 또한, 회전 위치 검출 센서 (43) 로부터의 신호에 기초하여 전동기 (MG1) 의 회전 수 (Nm1) 를 계산하고, 회전 위치 검출 센서 (44) 로부터의 신호에 기초하여 전동기 (MG2) 의 회전 수 (Nm2) 를 계산한다는 것에 주의한다.
따라서, 실시형태에 따라 구성된 하이브리드 차량 (20) 이 주행할 준비가 되면, 하이브리드 ECU (70) 는, 액셀러레이터 페달 (83) 의 눌림 (depression) 양을 검출하는 액셀러레이터 페달 위치 센서 (84) 로부터의 액셀러레이터 동작 양 (Acc), 및 차량 속도 센서 (88) 로부터의 차량 속도 (V) 에 기초하여 요구되는 토크 (Tr) 를 설정하며, 설정된 요구되는 토크 (Tr) 에 기초하여, 엔진 (22) 의 목표 회전 수 (Ne) 와 목표 토크 (Te), 전동기 (MG1) 의 토크 명령 (Tm1), 및 전동기 (MG2) 의 토크 명령 (Tm2) 과 같은 명령 신호들을 생성하고, 생성된 명령 신호들을 엔진 ECU (24) 및 전동기 ECU (40) 에 송신한다. 또한, 가속도 센서 (58) 로부터의 차량의 가속도가 하이브리드 ECU (70) 에 입력된다. 가속도 센서 (58) 는 차량 본체 (예를 들어, 차량 앞면의 중심 부분, 측면 부분들 등) 에 부착되는 충돌 검출 유닛의 역할을 한다. 그 다음에, 하이브리드 ECU (70) 는, 예를 들어, 입력된 가속도가 충돌 판정 임계치, 또는 에어백과 같은 안전 장치를 작동하기 위한 임계치를 초과할 때 차량의 충돌이 일어났다고 판정하여, 충돌 시에 차량의 안전성을 높이기 위해 시스템 메인 릴레이 (SMR) 를 턴오프 해 차량의 전기 시스템으로부터 배터리 (50) 를 분리하고, 소정의 충돌 발생 신호를 ECU 들 (24, 40, 52 등) 에 송신한다.
위의 하이브리드 차량 (20) 에서는, 충돌 시에, 인버터들 (41 및 42) 의 게이트 전압들을 조기에 감소시키기 위해, 평활 커패시터 (57) 에 축적된 전하가 신속하게 방전되어야 한다. 그러면, 하이브리드 ECU (70) 가 충돌이 일어났다고 판정할 때, 본 실시형태에 따른 전동기 ECU (40) 는 다음의 절차에 따라 인버터들 (41 및 42) 의 적어도 어느 하나를 제어함으로써, 평활 커패시터 (57) 에 축적된 전하를 방전시킨다.
본 실시형태에 따른 전동기 ECU (40) 는, 하이브리드 ECU (70) 가 차량의 충돌이 일어났다고 판정함에 따라 하이브리드 ECU (70) 로부터 충돌 발생 신호를 수신한다. 전동기 ECU (40) 가 신호를 수신하는 경우, 전동기 ECU (40) 는 인버터 (41) 의 모든 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13) 및 인버터 (42) 의 상부 암 트랜지스터들 (T21 내지 T23) 을 턴오프하고, 인버터 (41) 의 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16) 및 인버터 (42) 의 모든 하부 암 트랜지스터들 (T24 내지 T26) 을 턴온하고, 그 다음에 전류 센서들 (45U 및 45V) 에 의해 검출된 전동기 (MG1) 의 상 전류들 (Iu1 및 Iv1) 및 전류 센서들 (46U 및 46V) 에 의해 검출된 전동기 (MG2) 의 상 전류들 (Iu2 및 Iv2) 에 기초하여 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 어느 하나에 역기전력이 발생되는지 여부를 판정한다. 즉, 하이브리드 차량 (20) 의 충돌 후에 오른쪽 구동륜 또는 왼쪽 구동륜 (39b 또는 39a) 이 노면으로부터 뜬 상태로 오른쪽 구동륜 또는 왼쪽 구동륜 (39b 또는 39a) 이 공전하거나, 완곡한 (oblique) 충돌 때문에 하이브리드 차량 (20) 이 완전하게 정차되지 않을 경우, 심지어 충돌의 발생 후에도 전동기 (MG1 또는 MG2) 가 계속 회전할 수도 있다. 또한, 충돌의 발생 후에 구동륜들 (39a 및 39b) 의 회전이 정지된다고 할지라도, 엔진 (22) 이 동작되는 경우 전동기 (MG1) 가 엔진 (22) 에 의해 힘을 받아 계속 회전할 수도 있다. 그 다음에, 그러한 경우에는, 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 어느 하나에 역기전력이 발생하고, 그 다음에 인버터 (41) 의 모든 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13) 및 인버터 (42) 의 모든 하부 암 트랜지스터들 (T21 내지 T23) 이 턴온되고, 인버터 (41) 의 모든 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16) 및 인버터 (42) 의 모든 하부 암 트랜지스터들 (T24 내지 T26) 이 턴온될 때, 도 3 에서 파선 화살표들로 나타내어진 바와 같이, 역기전력으로부터 기인한 전류가 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 상들 및 인버터들 (41 및 42) 의 상들을 통해 흐른다. 따라서, 상 전류들 (Iu1, Iv1, Iu2, 및 Iv2) 을 감시함으로써, 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 어느 하나에 역기전력이 발생되는지 여부를 판정하는 것이 가능하다. 상 전류들 (Iu1, Iv1, Iu2, 및 Iv2) 대신에, 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 회전 수들 (Nm1 및 Nm2) 에 기초하여, 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 어느 하나에 역기전력이 발생되는지 여부가 판정될 수도 있음에 주의한다. 어쨌든, 본 실시형태에 따른 전동기 ECU (40) 는 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 어느 하나에 역기전력이 발생되는지 여부를 판정하는 역기전력 발생 판정 유닛으로서 기능한다.
충돌의 발생 후에 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 적어도 어느 하나에 역기전력이 발생된다고 전동기 ECU (40) 가 판정할 때, 전동기 ECU (40) 는, 역기전력이 발생되는 전동기들 (MG1 및/또는 MG2) 에 접속된 인버터 (41) 의 모든 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13) 및/또는 인버터 (42) 의 상부 암 트랜지스터들 (T21 내지 T23) 을 계속 턴오프하고, 역기전력이 발생되는 전동기들 (MG1 및/또는 MG2) 에 접속된 인버터 (41) 의 모든 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16) 및/또는 인버터 (42) 의 하부 암 트랜지스터들 (T24 내지 T26) 을 계속 턴온한다. 그렇게 함으로써, 예를 들어, 전동기 (MG1) 에 역기전력이 발생될 때, 역기전력으로부터 기인하는 전류는, 도 3 에서의 파선 화살표들로 나타내어진 바와 같이, 인버터 (41) 의 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16) 및 다이오드들 (D14 내지 D16) 사이에서 대체로 균등하게 분배되면서, 인버터 (41) 와 전동기 (MG1) 사이를 순환한다. 여기서, 전동기 (MG1) 에 기전력이 발생되는 때에, 인버터 (41) 의 모든 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13) 은 턴오프되고 하부 암 트랜지스터들 중 오직 트랜지스터 (T14) 만이 턴온될 때, 도 3 에서 번갈아 나오는 긴 파선 및 2 개의 짧은 파선으로 나타내어진 바와 같이, 전동기 (MG1) 의 역기전력으로부터 기인하는 전류는, 모두 트랜지스터 (T14) 를 통과하고 나서, 다이오드들 (T15 및 T16) 을 통해 다시 전동기 (MG1) 로 흘러, 전동기 (MG1) 의 역기전력으로부터 기인하는 전류가 트랜지스터 (T14) 를 통해 집중해 흘러서 트랜지스터 (T14) 에 악영향을 주고, 어떤 경우들에는, 트랜지스터 (T14) 를 파손할 우려가 있다. 또한, 이러한 경우, 전동기 (MG1) 의 U 상, V 상, 및 W 상을 통해 (양의 방향 및 음의 방향 중 어느 하나의 방향으로의 전류만이 계속 흐른다) 반파 전류가 흘러서, 전동기 (MG1) 의 영구 자석이 비자성화될 우려가 있다. 이에 반해서, 본 실시형태에 따른 하이브리드 차량 (20) 의 경우에 따르면, 예를 들어, 충돌의 발생 후에 전동기 (MG1) 에 역기전력이 발생된다고 판정될 때, 인버터 (41) 의 모든 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13) 은 턴오프되고, 인버터 (41) 의 모든 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16) 은 턴온된다. 이는 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16) 의 어느 하나를 통해 전류가 집중해 흐르는 것을 억제하여 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16) 을 보호하는 것을 가능하게 하고, 전동기 (MG1) 의 상들을 통해 반파 전류가 흐르는 것을 중지시켜 전동기 (MG1) 의 영구 자석의 비자성화를 억제하는 것을 가능하게 한다. 또한, 인버터 (41) 의 모든 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13) 이 턴오프되고 인버터 (41) 의 모든 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16) 이 턴온될 때, 평활 커패시터 (57) 로부터 방전된 전류와 역기전력으로부터 기인하는 전류가 동시에 흐르지 않게 함으로써, 인버터 (41) 의 트랜지스터들 (T11 내지 T16) 이 과열되는 것을 억제하는 것을 가능하게 한다. 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 어느 하나에 역기전력이 발생될 때, 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 어느 하나에는 그 회전을 멈출 방향의 토크가 발생되어, 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 어느 하나의 회전이 조기에 저하되어, 회전이 어느 정도로 저하된 단계에서 역기전력이 발생되지 않는다는 것에 주의한다.
그러면, 충돌의 발생 직후에 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 어느 하나에도 역기전력이 발생되지 않는다고 전동기 ECU (40) 가 판정할 때, 또는 충돌의 발생 직후에 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 적어도 어느 하나에 역기전력이 발생되나, 전동기들 (MG1 및/또는 MG2) 의 회전이 저하되어서 역기전력이 발생되지 않을 때, 전동기 ECU (40) 는, 인버터 (41) 의 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13) 및 인버터 (42) 의 상부 암 트랜지스터들 (T21 내지 T23) 의 적어도 어느 하나에 소정 값 (V1) 보다 낮은 게이트 전압 (V2) 을 인가하고, 게이트 전압 (V2) 이 인가된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 직렬로 접속되는 인버터 (41) 의 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16) 및 인버터 (42) 의 하부 암 트랜지스터들 (T24 내지 T26) 의 적어도 어느 하나에 소정 값 (V1) 이상의 게이트 전압을 인가함으로써, 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16) 의 적어도 어느 하나를 완전하게 턴온한다. 예를 들어, 도 4 에 도시된 바와 같이, 인버터 (41) 의 상부 암 트랜지스터 (T11) 에 게이트 전압 (V2) 이 인가되고 상부 암 트랜지스터 (T11) 에 직렬로 접속된 하부 암 트랜지스터 (T14) 가 완전하게 턴온될 때, 상부 암 트랜지스터 (T11) 는 이른바 반온 (half-on) 상태로 접어들어서, 상부 암 트랜지스터 (T11) 의 저항은 완전하게 턴온되는 상부 암 트랜지스터 (T11) 의 저항보다 커지고, 상부 암 트랜지스터 (T11) 를 통해 흐르는 전류는 완전하게 턴온된 상부 암 트랜지스터 (T11) 를 통해 흐르는 전류보다 감소된다. 그러면, 상부 암 트랜지스터 (T11) 가 반온 상태가 되고 하부 암 트랜지스터 (T14) 가 완전하게 턴온될 때, 도 4 에서 파선 화살표로 나타내어진 바와 같이, 평활 커패시터 (57) 로부터의 전류가 상부 암 트랜지스터 (T11) 및 하부 암 트랜지스터 (T14) 를 통해 흐른다. 따라서, 반온인 상부 암 트랜지스터 (T11) 의 저항의 증가 때문에, 상부 암 트랜지스터 (T11) 및 하부 암 트랜지스터 (T14) 를 통해 큰 전류가 흐르는 것을 억제하면서, 평활 커패시터 (57) 를 신속하게 방전시키도록 하는 것이 가능하다.
본 실시형태에 따른 하이브리드 차량 (20) 에서는, 충돌의 발생 후에 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 어느 하나에도 역기전력이 발생되지 않는다고 판정되는 때의 평활 커패시터 (57) 의 전압 (VH) 에 기초하여 인버터들 (41 및 42) 의 반온인 상부 암 트랜지스터들의 수가 정해진다는 것에 주의한다. 즉, 충돌의 발생 후에 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 어느 하나에도 역기전력이 발생되지 않는다고 판정될 때, 예를 들어, 평활 커패시터 (57) 의 전압 (VH) 에 기초하여, 인버터 (41) 의 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13) 의 어느 하나, 및 인버터 (42) 의 상부 암 트랜지스터들 (T21 내지 T23) 의 어느 하나가 반온 상태가 될 수도 있으며, 인버터 (41) 의 모든 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13) 또는 인버터 (42) 의 모든 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13) 이 반온 상태가 될 수도 있거나, 인버터 (41) 의 모든 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13) 및 인버터 (42) 의 모든 상부 암 트랜지스터들 (T21 내지 T23) 이 반온 상태가 될 수도 있다. 또한, 충돌의 발생 후에 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 어느 하나에도 역기전력이 발생되지 않는다고 판정되면, 단지 반온인 상부 암 트랜지스터(들)에 대응하는 하부 암 트랜지스터(들)만이 턴온되어야 하며; 대신, 반온인 상부 암 트랜지스터(들)를 포함하는 인버터들 (41 및/또는 42) 의 모든 하부 암 트랜지스터들이 턴온될 수도 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 하이브리드 차량 (20) 에서는, 가속도 센서 (58) 로부터의 차량의 가속도에 기초하여 하이브리드 ECU (70) 가 충돌이 일어났다고 판정한 후에, 역기전력이 발생되는 전동기들 (MG1 및/또는 MG2) 에 접속된 인버터 (41 및/또는 42) 의 모든 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13, 및/또는 T21 내지 T23) 이 턴오프되고, 역기전력이 발생되는 전동기들 (MG1 및/또는 MG2) 에 접속된 인버터 (41 및/또는 42) 의 모든 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16, 및/또는 T24 내지 T26) 이 턴온된다. 그렇게 함으로써, 역기전력으로부터 기인하는 전류는, 대체로 균등하게 분배되면서, 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16, 및/또는 T24 내지 T26) 및 다이오드들 (D14 내지 D16, 및/또는 D24 내지 D26) 을 통해 흐른다. 따라서, 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16, 및 T24 내지 T26) 의 어느 하나를 통해 전류가 집중해 흐르는 것이 억제됨으로써, 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16 및 T24 내지 T26) 을 보호하고, 전동기 (MG1 또는 MG2) 의 상들을 통해 반파 전류가 흐르지 않도록 하는 것이 가능하여, 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 영구 자석들의 비자성화를 억제하는 것을 가능하게 한다. 또한, 모든 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13, 및/또는 T21 내지 T23) 이 턴오프되고 모든 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16, 및/또는 T24 내지 T26) 이 턴온될 때, 동시에 흐르는, 평활 커패시터 (57) 로부터 방전된 전류와 역기전력으로부터 기인하는 전류 때문에 인버터 (41 및 42) 의 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13, 및 T21 내지 T23) 및 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16, 및 T24 내지 T26) 이 과열되는 것을 억제하는 것이 가능하다. 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 어느 하나에 역기전력이 발생될 때, 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 어느 하나에 그 회전을 멈출 방향의 토크가 발생해, 발생된 토크 때문에 전동기들 (MG1 및 MG2) 의 어느 하나의 회전이 어느 정도로 저하된 단계에서 역기전력이 발생되지 않는다는 것에 주의한다. 또한, 충돌이 일어났다고 판정되고 나서, 역기전력이 발생되는 전동기들 (MG1 및/또는 MG2) 에 접속된 인버터들 (41 및/또는 42) 의 모든 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13, 및/또는 T21 내지 T23) 이 턴오프되고, 역기전력이 발생되는 전동기들 (MG1 및/또는 MG2) 에 접속된 인버터들 (41 및/또는 42) 의 모든 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16, 및/또는 T24 내지 T24) 이 턴온된 후에, 전동기들 (MG1 및/또는 MG2) 의 어느 하나에 역기전력이 발생되지 않는다고 판정될 때, 인버터들 (41 및 42) 의 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13, 및 T21 내지 T23) 의 적어도 어느 하나에 소정 값 (V1) 보다 낮은 게이트 전압 (V2) 이 인가되고, 게이트 전압 (V2) 이 인가된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 직렬로 접속되는 하부 암 트랜지스터들 (T14 내지 T16, 및 T24 내지 T26) 의 적어도 어느 하나가 턴온된다. 이러한 식으로, 소정 값 (V1) 보다 낮은 게이트 전압 (V2) 이 인가된 인버터들 (41 및 42) 의 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13, 및 T21 내지 T23) 의 적어도 어느 하나의 저항은, 완전하게 턴온되는 상부 암 트랜지스터들 (T11 내지 T13, 및 T21 내지 T23) 의 적어도 어느 하나의 저항보다 커져, 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나를 통해 흐르는 전류가 감소된다. 따라서, 소정 값 (V1) 보다 낮은 게이트 전압 (V2) 이 인가된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 대응하는 하부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나가 턴온될 때, 이러한 상부 암 트랜지스터(들) 및 하부 암 트랜지스터(들)를 통해 큰 전류가 흐르는 것을 억제하면서, 평활 커패시터 (57) 에 축적된 전하를 신속하게 방전시키는 것이 가능하다. 그 결과, 본 실시형태에 따른 차량에서는, 충돌 시에 인버터들 (41 및 42) 및 전동기들 (MG1 및 MG2) 을 보다 적절하게 보호하면서, 평활 커패시터 (57) 에 축적된 전하를 신속하게 방전시키는 것이 가능하다.
도 5 는 본 실시형태의 대안적인 실시형태에 따른 하이브리드 차량 (20B) 을 도시하는 개략 구성도이다. 중복 설명을 피하기 위해, 상술된 실시형태에 따른 하이브리드 차량 (20) 의 참조 부호들과 유사한 도면 부호들은 하이브리드 차량 (20B) 의 유사한 컴포넌트들을 표시하고, 예시 및 상세한 설명은 생략됨에 주의한다. 또한, 쉬운 설명을 위해, 감속 기어 (35), 기어 매커니즘 (37) 등은 도 5 에 도시되지 않는다. 도면에 도시된 하이브리드 차량 (20B) 은, 상술된 하이브리드 차량 (20) 의 컴포넌트들에 더해, 예를 들어, 전동기 (MG3) 및 인버터 (47) 를 구비한다. 전동기 (MG3) 는 동기 발전 전동기로 구성되고, 후륜들 (39c 및 39d) 에 연결되는 후륜측 구동 샤프트 (32b) 에 또는 후륜측 구동 샤프트 (32b) 로부터 동력을 입력하거나 출력한다. 인버터 (47) 는 인버터들 (41 및 42) 과 병렬로 평활 커패시터 (57) 를 통해 배터리 (50) 에 접속되고, 전동기 (MG3) 를 구동한다. 인버터 (47) 는 상술된 인버터들 (41 및 42) 의 구성들과 동일한 구성을 갖는다. 이러한 방식으로 복수의 전동기들 (MG1 내지 MG3) 및 인버터들 (41, 42, 및 47) 을 구비하는 하이브리드 차량 (20B) 에서는 또한, 차량의 충돌이 일어날 때, 인버터들 (41, 42, 및 47) 의 게이트 전압들을 조기에 저하시키기 위하여, 평활 커패시터 (57) 에 축적된 전하가 신속하게 방전되어야 한다. 그러므로, 대안적인 실시형태에 따른 하이브리드 차량 (20B) 에서, 하이브리드 ECU (70) 가 차량의 충돌이 일어났다고 판정함에 따라 전동기 ECU (40) 가 하이브리드 ECU (70) 로부터 충돌 발생 신호를 수신하는 경우, 전동기 ECU (40) 는 도 6 에 도시된 충돌 시 방전 제어 루틴을 실행한다.
충돌 시 방전 제어 루틴이 개시되는 경우, 전동기 ECU (40) 는 먼저, 모든 인버터들 (41, 42, 및 47) 의 모든 상부 암 트랜지스터들을 턴오프하고, 모든 인버터들 (41, 42, 및 47) 의 모든 하부 암 트랜지스터들을 턴온한다 (도 6 에서의 S100). 계속해서, 전류 센서들 (미도시) 에 의해 검출된 전동기들 (MG1, MG2, 및 MG3) 의 상들을 통해 흐르는 상 전류들에 기초하여, 전동기들 (MG1, MG2, 및 MG3) 의 어느 하나에 역기전력이 발생되는지 여부가 판정된다 (도 6 에서의 S110). 그리고 나서, 충돌이 검출된 후에 전동기들 (MG1, MG2, 및 MG3) 의 어느 하나에 역기전력이 발생된다고 전동기 ECU (40) 가 판정할 때, 전동기 ECU (40) 는 적어도, 역기전력이 발생되는 전동기들 (MG1, MG2, 및 MG3) 의 어느 하나에 접속된 인버터의 모든 상부 암 트랜지스터들을 계속 턴오프하고, 그 인버터의 모든 하부 암 트랜지스터들을 계속 턴온한다.
반면, 충돌이 검출된 후에 전동기들 (MG1, MG2, 및 MG3) 의 어느 하나에도 역기전력이 발생되지 않는다고 전동기 ECU (40) 가 판정할 때, 또는 충돌이 검출된 후에 전동기들 (MG1, MG2, 및 MG3) 의 어느 하나에 역기전력이 발생되지만 그 전동기의 회전이 저하되어서 역기전력이 발생되지 않을 때, 전동기 ECU (40) 는, 인버터들 (41, 42, 및 47) 의 적어도 어느 하나에 포함되는 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 소정 값 (V1) 보다 낮은 게이트 전압 (V2) 이 인가되고, 게이트 전압 (V2) 이 인가된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 직렬로 접속되는 하부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 소정 값 (V1) 보다 높은 게이트 전압이 인가되는 반온 방전 제어를 실행하여, 하부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나를 완전하게 턴온한다 (도 6 에서의 S120). 그렇게 함으로써, 게이트 전압 (V2) 이 인가된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나는 이른바 반온 상태가 되어, 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나의 저항은 완전하게 턴온되는 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나의 저항보다 커지고, 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나를 통해 흐르는 전류는 완전하게 턴온된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나를 통해 흐르는 전류보다 감소된다. 그리고 나서, 목표 상부 암 트랜지스터(들)는 반온 상태가 되고, 목표 하부 암 트랜지스터(들)는 완전하게 턴온된다. 그렇게 함으로써, 평활 커패시터 (57) 로부터의 전류가 그러한 상부 암 트랜지스터(들) 및 하부 암 트랜지스터(들)를 통해 흐른다. 따라서, 반온인 상부 암 트랜지스터(들)의 저항의 증가 때문에, 상부 암 트랜지스터(들) 및 하부 암 트랜지스터(들)를 통해 큰 전류가 흐르는 것을 억제하면서, 평활 커패시터 (57) 를 신속하게 방전시키도록 하는 것이 가능하다.
전동기 ECU (40) 가 반온 방전 제어를 개시한 후, 전동기 ECU (40) 는, 전압 센서 (미도시) 에 의해 검출된 평활 커패시터 (57) 의 단자들 사이의 전압인 전압 (VH) 에 기초하여, 평활 커패시터 (57) 에 축적된 전하가 완전하게 방전되었는지 여부를 판정하고 (도 6 에서의 S130), 평활 커패시터 (57) 에 축적된 전하가 완전하게 방전되지 않았다고 판정될 때, 전동기 ECU (40) 는 위의 반온 방전 제어를 계속한다. 그 다음에, 평활 커패시터 (57) 에 축적된 전하가 완전하게 방전되었다고 판정될 때, 모든 인버터들이 셧다운되고 (도 6 에서의 S140), 루틴은 종료한다. 도 6 의 S120 에서, 반온인 상부 암 트랜지스터를 포함하는 인버터들의 수, 또는 그 인버터에서의 반온인 상부 암 트랜지스터들의 수는 선택적으로 정해질 수도 있다.
상술된 바와 같이, 대안적인 실시형태에 따른 하이브리드 차량 (20B) 에서, 가속도 센서 (58) 로부터의 차량의 가속도에 기초하여 하이브리드 ECU (70) 가 충돌이 일어났다고 판정한 후에, 모든 인버터들 (41, 42, 및 47) 의 모든 상부 암 트랜지스터들은 턴오프되고, 모든 인버터들 (41, 42, 및 47) 의 모든 하부 암 트랜지스터들은 턴온된다. 그렇게 함으로써, 전동기들 (MG1, MG2, 및 MG3) 의 어느 하나에 역기전력이 발생될 때, 오직 전동기들의 어느 하나에 발생된 역기전력으로부터 기인하는 전류만이 그 전동기에 대응하는 인버터의 하부 암 트랜지스터들 및 다이오드들을 통해 대체로 균등하게 분배되면서 흐른다. 따라서, 동시에 흐르는, 평활 커패시터 (57) 로부터 방전된 전류 및 역기전력으로부터 기인하는 전류 때문에 복수의 인버터들 (41, 42, 및 47) 의 상부 암 트랜지스터들 및 하부 암 트랜지스터들이 과열되는 것을 억제하는 것이 가능하다. 또한, 역기전력으로부터 기인하는 전류가 평활 커패시터 (57) 쪽으로 흐르지 않게 될 수도 있어, 평활 커패시터 (57) 가 새로운 전하를 축적하지 않도록 하는 것이 가능하다. 나아가, 역기전력으로부터 기인하는 전류의 유동 경로가 형성되기 때문에, 역기전력이 발생되는 전동기의 상들을 통해 전류가 흘러 회전을 멈출 방향의 토크가 전동기에 인가되어, 전동기의 회전을 조기에 저하시킴으로써 역기전력의 발생을 정지시키는 것이 가능하다. 그러면, 하이브리드 차량 (20B) 에서는, 하이브리드 ECU (70) 가 충돌을 검출함에 따라, 모든 인버터들 (41, 42, 및 47) 의 모든 상부 암 트랜지스터들이 턴오프된다. 그 다음에, 모든 인버터들 (41, 42, 및 47) 의 모든 하부 암 트랜지스터들이 턴온된다. 그 후에, 전동기들 (MG1, MG2, 및 MG3) 의 어느 하나에도 역기전력이 발생되지 않을 때, 인버터들 (41, 42, 및 47) 의 적어도 어느 하나에 포함되는 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 소정 값 (V1) 보다 낮은 게이트 전압 (V2) 이 인가된다. 그 다음에, 게이트 전압 (V2) 이 인가된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 직렬로 접속되는 하부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나가 턴온된다. 그렇게 함으로써, 소정 값 (V1) 보다 낮은 게이트 전압 (V2) 이 인가된 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나, 및 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 직렬로 접속되는 하부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나를 통해 큰 전류가 흐르는 것을 억제하면서, 평활 커패시터 (57) 에 축적된 전하를 신속하게 방전시키는 것이 가능하다. 그 결과, 대안적인 실시형태에 따른 하이브리드 차량 (20B) 에서는, 충돌 시에, 인버터들 (41, 42, 및 47) 및 복수의 전동기들 (MG1, MG2, 및 MG3) 을 적절하게 보호하면서, 평활 커패시터 (57) 에 축적된 전하를 신속하게 방전시키는 것이 가능하다.
복수의 전동기들 (MG1, MG2 등) 을 구비하는 하이브리드 차량 (20 또는 20B) 을 들어 본 발명의 양태가 설명되지만, 당연히, 본 발명의 양태는, 동력을 입력 또는 출력할 수 있는 단일 전기 전동기를 구비하는 하이브리드 차량, 또는 동력을 입력 또는 출력할 수 있는 단일 전기 전동기 또는 복수의 전기 전동기들을 구비하는 전기 차량에 적용될 수도 있음에 주의한다.
본 발명의 양태를 실시하기 위한 방식이 실시형태들을 이용하여 설명되지만, 본 발명의 양태는 그러한 실시형태들로 제한되지 않는다. 본 발명의 양태는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 형태로 구현될 수도 있다.

Claims (3)

  1. 차량으로서,
    3상 교류 전동기;
    각각 입력 전압이 증가할수록 저항이 감소하는 경향을 가지고 소정 값 이상의 입력 전압이 인가될 때 턴온되는 복수의 상부 암 트랜지스터들, 대응하는 상기 상부 암 트랜지스터들에 각각 직렬로 접속되는 복수의 하부 암 트랜지스터들, 및 대응하는 상기 상부 암 트랜지스터들 및 상기 하부 암 트랜지스터들에 각각 하나씩 역병렬로 접속되는 복수의 다이오드들을 포함하는 인버터;
    상기 인버터를 통해 상기 3상 교류 전동기와 전력을 교환 가능한 축전 유닛;
    상기 인버터와 상기 축전 유닛 사이의 전압을 평활화하는 평활 커패시터;
    상기 인버터를 제어하는 제어 유닛; 및
    충돌을 검출하는 충돌 검출 유닛을 구비하고,
    상기 제어 유닛은, 상기 충돌 검출 유닛이 충돌을 검출한 후에 상기 인버터의 상기 상부 암 트랜지스터들의 모두를 턴오프하고 상기 하부 암 트랜지스터들의 모두를 턴온하며, 그 후에, 상기 3상 교류 전동기에 역기전력이 발생하지 않을 때에는, 상기 제어 유닛은, 상기 인버터의 상기 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 상기 소정 값보다 낮은 입력 전압을 인가하고, 상기 소정 값보다 낮은 입력 전압이 인가된 상기 상부 암 트랜지스터들의 상기 적어도 어느 하나에 직렬로 접속되는 상기 하부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나를 턴온하는, 차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량은 복수의 상기 3상 교류 전동기들 및 복수의 상기 인버터들을 포함하며,
    상기 제어 유닛은, 상기 충돌 검출 유닛이 충돌을 검출한 후에, 상기 복수의 인버터들의 상기 상부 암 트랜지스터들의 모두를 턴오프하고 상기 복수의 인버터들의 상기 하부 암 트랜지스터들의 모두를 턴온하며, 그 후에, 상기 복수의 3상 교류 전동기들의 어느 하나에도 역기전력이 발생하지 않을 때에는, 상기 제어 유닛은, 상기 복수의 인버터들의 적어도 어느 하나에 포함되는 상기 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 상기 소정 값보다 낮은 입력 전압을 인가하고, 상기 소정 값보다 낮은 입력 전압이 인가된 상기 상부 암 트랜지스터들의 상기 적어도 어느 하나에 직렬로 접속되는 상기 하부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나를 턴온하는, 차량.
  3. 3상 교류 전동기와, 각각 입력 전압이 증가할수록 저항이 감소하는 경향을 가지고 소정 값 이상의 입력 전압이 인가될 때 턴온되는 복수의 상부 암 트랜지스터들, 대응하는 상기 상부 암 트랜지스터들에 각각 직렬로 접속되는 복수의 하부 암 트랜지스터들, 및 대응하는 상기 상부 암 트랜지스터들 및 상기 하부 암 트랜지스터들에 각각 하나씩 역병렬로 접속되는 복수의 다이오드들을 포함하는 인버터와, 상기 인버터를 통해 상기 3상 교류 전동기와 전력을 교환 가능한 축전 유닛과, 상기 인버터와 상기 축전 유닛 사이의 전압을 평활화하는 평활 커패시터와, 충돌을 검출하는 충돌 검출 유닛을 구비하는 차량의 제어 방법으로서,
    상기 충돌 검출 유닛이 충돌을 검출한 후에 상기 인버터의 상기 상부 암 트랜지스터들의 모두를 턴오프하고 상기 인버터의 상기 하부 암 트랜지스터들의 모두를 턴온하는 단계; 및
    상기 3상 교류 전동기에 역기전력이 발생하지 않을 때에는, 상기 인버터의 상기 상부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나에 상기 소정 값보다 낮은 입력 전압을 인가하고, 상기 소정 값보다 낮은 입력 전압이 인가된 상기 상부 암 트랜지스터들의 상기 적어도 어느 하나에 직렬로 접속되는 상기 하부 암 트랜지스터들의 적어도 어느 하나를 턴온하는 단계를 포함하는, 차량의 제어 방법.
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