(57)【要約】【課題】６０Ｖ以下の低電圧の駆動用電池を用いて駆動する車両駆動装置の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減する。【解決手段】車両駆動装置５は、永久磁石モータＭ１と、永久磁石モータＭ１を駆動するインバータ１０と、インバータ１０に接続される昇降圧用のＤＣＤＣコンバータ６０と、ＤＣＤＣコンバータ６０に接続される駆動用電池Ｂ１とを備える。ＤＣＤＣコンバータ６０は、ＤＣＤＣコンバータ６０に入力された駆動用電池Ｂ１の正極７１の電圧を当該電圧のまま、かつ、ＤＣＤＣコンバータ６０に入力された駆動用電池Ｂ１の負極７２の電圧を負方向に増大させて、インバータ１０に出力する。【選択図】図２
2020137401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石モータと、前記永久磁石モータを駆動するインバータと、前記インバータに接続される昇降圧用のＤＣＤＣコンバータと、前記ＤＣＤＣコンバータに接続される駆動用電池とを備え、
前記ＤＣＤＣコンバータは、前記ＤＣＤＣコンバータに入力された前記駆動用電池の正極の電圧を当該電圧のまま、かつ、前記ＤＣＤＣコンバータに入力された前記駆動用電池の負極の電圧を負方向に増大させて、前記インバータに出力する
車両駆動装置。
【請求項２】
前記ＤＣＤＣコンバータに入力される電圧の前記正極と前記負極との電位差は６０Ｖ以下であり、
前記インバータに出力する電圧の前記正極と前記負極との電位差は６０Ｖよりも大きい
請求項１に記載の車両駆動装置。
【請求項３】
前記ＤＣＤＣコンバータが前記インバータに出力する負方向に増大させた電圧と前記負極との電位差の絶対値は６０Ｖ以下である
請求項１または２に記載の車両駆動装置。
【請求項４】
さらに、前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータを制御する制御回路を備え、
前記制御回路は、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が前記駆動用電池の正極の電圧以上、かつ、６０Ｖの電圧以下から選択される所定の電圧を超えた場合に、前記ＤＣＤＣコンバータの２つのスイッチ素子を同時に開放するように制御する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両駆動装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が前記所定の電圧を超え続ける場合に、前記永久磁石モータの３相が短絡されるように前記インバータを制御する
請求項４に記載の車両駆動装置。
【請求項６】
前記インバータは、前記永久磁石モータの３相を短絡するための３相短絡回路を有する
請求項５に記載の車両駆動装置。
【請求項７】
前記インバータは、前記３相短絡回路の故障有無を診断する
請求項６に記載の車両駆動装置。
【請求項８】
前記制御回路は、前記３相短絡回路による３相短絡制御が実行されているにもかかわらず、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が前記所定の電圧を超えた場合に、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上に配置されたリレーを開放し、かつ、２つの前記スイッチ素子を同時に短絡するように制御する
請求項６または７に記載の車両駆動装置。
【請求項９】
さらに、前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータを制御する制御回路を備え、
前記制御回路は、前記永久磁石モータの回転数に応じて、前記永久磁石モータの駆動をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御またはＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御するように、前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータを協調制御する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両駆動装置。
【請求項１０】
前記インバータ、前記ＤＣＤＣコンバータおよび前記永久磁石モータは、導電性を有する筐体に収納され、
前記筐体は、接地されている
請求項１〜９のいずれか１項に記載の車両駆動装置。
【請求項１１】
前記筐体は、開口を有する筐体本体および前記開口を塞ぐ蓋部を有し、
前記筐体には、前記開口が塞がれていない場合に前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータの作動を停止するための検出器が設けられている
請求項１０に記載の車両駆動装置。
【請求項１２】
永久磁石モータと、前記永久磁石モータを駆動するインバータと、前記インバータに接続される昇降圧用のＤＣＤＣコンバータと、前記ＤＣＤＣコンバータに接続される駆動用電池とを備え、
前記駆動用電池の電圧は、ＤＣ６０Ｖ以下であり、
前記駆動用電池の負極は、接地され、
前記ＤＣＤＣコンバータ、前記インバータおよび前記永久磁石モータは、導電性を有する筐体に収納され、
前記筐体は、接地されている
車両駆動装置。
【請求項１３】
さらに、前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータを制御する制御回路を備え、
前記制御回路は、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が前記駆動用電池の電圧以上、かつ、６０Ｖの電圧以下から選択される所定の電圧を超えた場合に、前記ＤＣＤＣコンバータのハイサイドおよびローサイドに位置するスイッチ素子のそれぞれを開放するように制御する
請求項１２に記載の車両駆動装置。
【請求項１４】
前記制御回路は、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が前記所定の電圧を超え続ける場合に、前記永久磁石モータの３相が短絡されるように前記インバータを制御する
請求項１３に記載の車両駆動装置。
【請求項１５】
前記インバータは、前記永久磁石モータの３相を短絡するための３相短絡回路を有する
請求項１４に記載の車両駆動装置。
【請求項１６】
前記インバータは、前記３相短絡回路の故障有無を診断する
請求項１５に記載の車両駆動装置。
【請求項１７】
前記制御回路は、前記３相短絡回路による３相短絡制御が実行されているにもかかわらず、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が前記所定の電圧を超えた場合に、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上に配置されたリレーを開放し、かつ、前記スイッチ素子のそれぞれを短絡するように制御する
請求項１５または１６に記載の車両駆動装置。
【請求項１８】
さらに、前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータを制御する制御回路を備え、
前記制御回路は、前記永久磁石モータの回転数に応じて、前記永久磁石モータの駆動をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御またはＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御するように、前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータを協調制御する
請求項１２に記載の車両駆動装置。
【請求項１９】
前記筐体は、開口を有する筐体本体および前記開口を塞ぐ蓋部を有し、
前記筐体には、前記開口が塞がれていない場合に前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータの作動を停止するための検出器が設けられている
請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の車両駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、低電圧の駆動用電池を用いる車両駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
６０Ｖ以下の低電圧の電池を用いて駆動するマイルドハイブリッド車両（Ｍ−ＨＥＶ：Ｍｉｌｄ−Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）が、ＣＯ２規制などの燃費規制の対策として注目されている。低電圧の電池としては、例えば４８Ｖの駆動用電池が用いられる。ハイブリッド車両に使われるモータとしては、高効率化の観点から永久磁石モータが使われるが、永久磁石モータを高回転で駆動すると永久磁石モータから誘起電圧が発生する。そのため、永久磁石モータを高回転で駆動する場合は、誘起電圧の発生を抑え込むために、弱め界磁制御と呼ばれる制御が実行される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１９８５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら過度の弱め界磁制御を実行すると、永久磁石モータの磁界を弱める電流を流すことになり、永久磁石モータの出力が低下する。そこで、駆動用電池から出力された電圧を昇圧して永久磁石モータに供給することが考えられる。しかし、このような構成では、昇圧後の電圧が、低電圧系の規格上限電圧であるＤＣ６０Ｖ（以下、６０Ｖと記載する）よりも大きくなると、車体や車両駆動装置の筐体が駆動用電池の負極電位（０Ｖ、接地電位ともいう）であるため、整備中などに１回の誤動作（１フェール）で規格以上の電位に接触してしまう可能性があった。
【０００５】
本開示は上記問題を解決し、６０Ｖ以下の低電圧の駆動用電池を用いて駆動する車両駆動装置において、低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減する車両駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この開示の一態様に係る車両駆動装置は、永久磁石モータと、前記永久磁石モータを駆動するインバータと、前記インバータに接続される昇降圧用のＤＣＤＣコンバータと、前記ＤＣＤＣコンバータに接続される駆動用電池とを備え、前記ＤＣＤＣコンバータは、前記ＤＣＤＣコンバータに入力された前記駆動用電池の正極の電圧を当該電圧のまま、かつ、前記ＤＣＤＣコンバータに入力された前記駆動用電池の負極の電圧を負方向に増大させて、前記インバータに出力する。
【０００７】
この開示の一態様に係る車両駆動装置は、永久磁石モータと、前記永久磁石モータを駆動するインバータと、前記インバータに接続される昇降圧用のＤＣＤＣコンバータと、前記ＤＣＤＣコンバータに接続される駆動用電池とを備え、前記駆動用電池の電圧は、ＤＣ６０Ｖ以下であり、前記駆動用電池の負極は、接地され、前記ＤＣＤＣコンバータ、前記インバータおよび前記永久磁石モータは、導電性を有する筐体に収納され、前記筐体は、接地されている。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様に係る車両駆動装置は、低電圧の駆動用電池を用いて駆動する車両駆動装置の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１による車両駆動装置を備える車両を示す概略図である。
【図２】実施の形態１による車両駆動装置を備える車両駆動システムを示す回路図である。
【図３】実施の形態１による車両駆動装置のＤＣＤＣコンバータを示す回路図である。
【図４】実施の形態１による車両駆動装置のインバータを示す回路図である。
【図５】永久磁石モータの回転数、トルクおよび起電圧の関係を示す図である。
【図６】実施の形態１による車両駆動装置の筐体を示す概略図である。
【図７】実施の形態１のインバータの詳細を示す回路図である。
【図８】実施の形態１による車両駆動装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態１の変形例１による車両駆動装置の筐体を示す概略図である。
【図１０】実施の形態１による車両駆動装置の絶縁性試験における電流経路の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態２による車両駆動装置を備える車両を示す概略図である。
【図１２】実施の形態２による車両駆動装置を備える車両駆動システムを示す回路図である。
【図１３】実施の形態２による車両駆動装置のＤＣＤＣコンバータを示す回路図である。
【図１４】実施の形態２による車両駆動装置のインバータを示す回路図である。
【図１５】実施の形態２による車両駆動装置の筐体を示す概略図である。
【図１６】永久磁石モータの回転数、トルクおよび起電圧の関係を示す図である。
【図１７】実施の形態２のインバータの詳細を示す回路図である。
【図１８】実施の形態２による車両駆動装置の動作を示すフローチャートである。
【図１９】実施の形態２の変形例１による車両駆動装置の筐体を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の一態様に係る車両駆動装置は、永久磁石モータと、前記永久磁石モータを駆動するインバータと、前記インバータに接続される昇降圧用のＤＣＤＣコンバータと、前記ＤＣＤＣコンバータに接続される駆動用電池とを備える。前記ＤＣＤＣコンバータは、前記ＤＣＤＣコンバータに入力された前記駆動用電池の正極の電圧を当該電圧のまま、かつ、前記ＤＣＤＣコンバータに入力された前記駆動用電池の負極の電圧を負方向に増大させて、前記インバータに出力する。
【００１１】
このように、駆動用電池の負極の電圧を負方向に増大させることで、正極の電圧を当該電圧のままにしてインバータに出力することができる。これにより、６０Ｖ以下の低電圧の駆動用電池を用いて駆動する車両駆動装置の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。したがって、１フェールで規格以上の電位に接触してしまう可能性を低減できる。
【００１２】
また、ＤＣＤＣコンバータが、駆動用電池とインバータとの間にあることで、永久磁石モータに６０Ｖを超える誘起電圧が発生した場合でも、発生した電圧を降圧して駆動用電池側に出力することができる。これにより、車両駆動装置の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【００１３】
また、前記ＤＣＤＣコンバータに入力される電圧の前記正極と前記負極との電位差は６０Ｖ以下であり、前記インバータに出力する電圧の前記正極と前記負極との電位差は６０Ｖよりも大きくてもよい。
【００１４】
このように、入力された６０Ｖ以下の電圧を６０Ｖよりも大きくして出力することで、駆動用電池側における配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減しつつ、永久磁石モータの出力を大きくすることができる。
【００１５】
また、前記ＤＣＤＣコンバータが前記インバータに出力する負方向に増大させた電圧と前記負極との電位差の絶対値は６０Ｖ以下であってもよい。
【００１６】
この構成によれば、ＤＣＤＣコンバータの出力から、インバータ、永久磁石モータに至るまでの配線系統において、どの部分も駆動用電池の負極である接地電位からの電位差の絶対値が６０Ｖ以下となるので、規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【００１７】
また、車両駆動装置は、さらに、前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータを制御する制御回路を備え、前記制御回路は、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が前記駆動用電池の正極の電圧以上、かつ、６０Ｖの電圧以下から選択される所定の電圧を超えた場合に、前記ＤＣＤＣコンバータの２つのスイッチ素子を同時に開放するように制御してもよい。
【００１８】
このように、例えば、インバータにおいて弱め界磁制御を行えなくなるような不具合が発生し、駆動用電池とＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が所定の電圧を超えた場合に、ＤＣＤＣコンバータの２つのスイッチ素子を同時に開放してＤＣＤＣコンバータの動作を停止する。これにより、インバータに印加される誘起電圧（高電圧）が低電圧系に印加されてしまう可能性を低減することができ、車両駆動装置の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【００１９】
また、前記制御回路は、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が前記所定の電圧を超え続ける場合に、前記永久磁石モータの３相が短絡されるように前記インバータを制御してもよい。
【００２０】
このように、駆動用電池とＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が所定の電圧を超え続ける場合に３相短絡制御を実行することで、永久磁石モータのコイル間から誘起される電圧をゼロにし、駆動用電池側に高電圧が印加されることを抑制できる。これにより、車両駆動装置の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【００２１】
また、前記インバータは、前記永久磁石モータの３相を短絡するための３相短絡回路を有していてもよい。
【００２２】
この構成によれば、３相短絡回路を用いて、確実に永久磁石モータの３相を短絡することができる。これにより、車両駆動装置の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【００２３】
また、前記インバータは、前記３相短絡回路の故障有無を診断してもよい。
【００２４】
この構成によれば、３相短絡回路の故障有無を事前に発見することができ、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。
【００２５】
また、前記制御回路は、前記３相短絡回路による３相短絡制御が実行されているにもかかわらず、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が前記所定の電圧を超えた場合に、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上に配置されたリレーを開放し、かつ、前記ＤＣＤＣコンバータの２つのスイッチ素子を同時に短絡してもよい。
【００２６】
このように、駆動用電池とＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が所定の電圧を超えた場合に上記リレーを開放し、かつ、上記スイッチ素子のそれぞれを短絡することで、駆動用電池側に高電圧が印加されることを抑制することができる。これにより、車両駆動装置の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【００２７】
また、車両駆動装置は、さらに、前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータを制御する制御回路を備え、前記制御回路は、前記永久磁石モータの回転数に応じて、前記永久磁石モータの駆動をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御またはＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御するように、前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータを協調制御してもよい。
【００２８】
これにより、永久磁石モータの低回転から高回転にわたり車両駆動装置を高効率で駆動することができる。
【００２９】
また、前記インバータ、前記ＤＣＤＣコンバータおよび前記永久磁石モータは、導電性を有する筐体に収納され、前記筐体は、接地されていてもよい。
【００３０】
また、前記筐体は、開口を有する筐体本体および前記開口を塞ぐ蓋部を有し、前記筐体には、前記開口が塞がれていない場合に前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータの作動を停止するための検出器が設けられていてもよい。
【００３１】
これによれば、開口が塞がれていないことを検出した場合に、ＤＣＤＣコンバータおよびインバータの作動を停止させことができるので、車両駆動装置の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【００３２】
本開示の一態様に係る車両駆動装置は、永久磁石モータと、前記永久磁石モータを駆動するインバータと、前記インバータに接続される昇降圧用のＤＣＤＣコンバータと、前記ＤＣＤＣコンバータに接続される駆動用電池とを備える。前記駆動用電池の電圧は、ＤＣ６０Ｖ以下であり、前記駆動用電池の負極は、接地されている。前記ＤＣＤＣコンバータ前記インバータおよび前記永久磁石モータは、導電性を有する筐体に収納され、前記筐体は、接地されている。
【００３３】
これによれば、６０Ｖ以下の駆動用電池を用いて駆動する車両駆動装置において、６０Ｖより大きな電圧（高電圧）が印加されるＤＣＤＣコンバータおよびインバータが、接地された筐体に収納される。したがって、高電圧系の配線が、万一、筐体９０に接触しても、筐体９０は接地電位であるので、低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減した車両駆動装置を提供することができる。その結果、１フェールで規格以上の電位に接触してしまう可能性を低減できる。
【００３４】
また、ＤＣＤＣコンバータが、駆動用電池とインバータとの間にあることで、永久磁石モータに６０Ｖを超える誘起電圧が発生した場合でも、発生した電圧を降圧して駆動用電池側に出力することができる。これにより、車両駆動装置の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【００３５】
また、車両駆動装置は、さらに、前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータを制御する制御回路を備え、前記制御回路は、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が前記駆動用電池の電圧以上、かつ、６０Ｖの電圧以下から選択される所定の電圧を超えた場合に、前記ＤＣＤＣコンバータのハイサイドおよびローサイドに位置するスイッチ素子のそれぞれを開放するように制御してもよい。
【００３６】
このように、例えば、インバータにおいて弱め界磁制御を行えなくなるような不具合が発生し、駆動用電池とＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が所定の電圧を超えた場合に、ＤＣＤＣコンバータのハイサイドおよびローサイドに位置するスイッチ素子を同時に開放してＤＣＤＣコンバータの動作を停止する。これにより、インバータに印加される誘起電圧（高電圧）が低電圧系に印加されてしまう可能性を低減することができ、車両駆動装置の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【００３７】
また、前記制御回路は、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が前記所定の電圧を超え続ける場合に、前記永久磁石モータの３相が短絡されるように前記インバータを制御してもよい。
【００３８】
このように、駆動用電池とＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が所定の電圧を超え続ける場合に３相短絡制御を実行することで、永久磁石モータのコイル間から誘起される電圧をゼロにし、駆動用電池側に高電圧が印加されることを抑制できる。これにより、車両駆動装置の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【００３９】
また、前記インバータは、前記永久磁石モータの３相を短絡するための３相短絡回路を有していてもよい。
【００４０】
この構成によれば、３相短絡回路を用いて、確実に永久磁石モータの３相を短絡することができる。これにより、車両駆動装置の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【００４１】
また、前記インバータは、前記３相短絡回路の故障有無を診断してもよい。
【００４２】
この構成によれば、３相短絡回路の故障有無を事前に発見することができ、インバータにおいて３相短絡制御の潜在故障を早期発見して、車両駆動装置の信頼性を高めることができる。
【００４３】
また、前記制御回路は、前記３相短絡回路による３相短絡制御が実行されているにもかかわらず、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が前記所定の電圧を超えた場合に、前記駆動用電池と前記ＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上に配置されたリレーを開放し、かつ、前記ＤＣＤＣコンバータのハイサイドおよびローサイドに位置するスイッチ素子のそれぞれを短絡してもよい。
【００４４】
このように、駆動用電池とＤＣＤＣコンバータとを結ぶ配線上の電圧が所定の電圧を超えた場合に上記リレーを開放し、かつ、上記スイッチ素子のそれぞれを短絡することで、駆動用電池側に高電圧が印加されることを抑制することができる。これにより、車両駆動装置の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【００４５】
また、車両駆動装置は、さらに、前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータを制御する制御回路を備え、前記制御回路は、前記永久磁石モータの回転数に応じて、前記永久磁石モータの駆動をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御またはＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御するように、前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータを協調制御してもよい。
【００４６】
これにより、永久磁石モータの低回転から高回転にわたり車両駆動装置を高効率で駆動することができる。
【００４７】
また、前記筐体は、開口を有する筐体本体および前記開口を塞ぐ蓋部を有し、前記筐体には、前記開口が塞がれていない場合に前記インバータおよび前記ＤＣＤＣコンバータの作動を停止するための検出器が設けられていてもよい。
【００４８】
これによれば、開口が塞がれていないことを検出した場合に、ＤＣＤＣコンバータおよびインバータの作動を停止させことができるので、車両駆動装置の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【００４９】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００５０】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
【００５１】
（実施の形態１）
［１−１．車両および車両駆動装置の全体構成］
まず、車両および車両駆動装置の全体構成について、図１を参照しながら説明する。
【００５２】
図１は、本実施の形態の車両駆動装置５を備える車両１を示す図である。車両１は、６０Ｖ以下の低電圧の電池を用いて駆動するマイルドハイブリッド車両である。
【００５３】
図１に示すように、車両１は、駆動輪２と、ディファレンシャルギア９３と、変速機９４と、永久磁石モータＭ１と、エンジンである内燃機関ＥＧとを備えている。永久磁石モータＭ１には、インバータ１０、ＤＣＤＣコンバータ６０および駆動用電池Ｂ１がこの順で接続されている。車両駆動装置５は、永久磁石モータＭ１、インバータ１０、ＤＣＤＣコンバータ６０および駆動用電池Ｂ１によって構成されている。以下、永久磁石モータＭ１をモータＭ１と呼び、ＤＣＤＣコンバータ６０をコンバータ６０と呼ぶ場合がある。
【００５４】
変速機９４およびディファレンシャルギア９３は、内燃機関ＥＧおよびモータＭ１の出力を駆動輪２に伝達する。モータＭ１の回転力は、変速機９４およびディファレンシャルギア９３を経由して駆動輪２に伝達される。これと同様に、駆動輪２の回転力は、ディファレンシャルギア９３および変速機９４を経由してモータＭ１に伝達される。
【００５５】
モータＭ１は、３相交流式のモータであり、例えば、埋込磁石同期モータまたは表面磁石同期モータなどのモータである。モータＭ１は、車両１の駆動および発電に使われる。具体的には、モータＭ１は、車両１の始動および走行時の主動力として、また、加速時のエンジンアシストとして、さらに、減速時の回生電力を生み出す装置として用いられる。この車両１は、モータＭ１および内燃機関ＥＧの協働によって駆動するように構成されている。
【００５６】
駆動用電池Ｂ１は、モータＭ１を駆動させるための電力を供給する、および、モータＭ１で生成された回生電力を蓄えるＤＣ電源である。駆動用電池Ｂ１としては、例えば、リチウムイオン電池などが用いられる。この車両駆動装置５では、ＤＣ６０Ｖ以下の低電圧の駆動用電池Ｂ１、具体的にはＤＣ４８Ｖの駆動用電池Ｂ１が用いられる。車両駆動装置５のうち、電圧が６０Ｖ以下となっている部分は、低電圧規格が適用され、特殊な絶縁処置を施す必要がなく取り扱いが容易となる。
【００５７】
コンバータ６０は、昇降圧用のコンバータである。具体的にはコンバータ６０は、駆動用電池Ｂ１から供給された直流電力を昇圧してインバータ１０に供給し、また、モータＭ１にて生成された回生電力を、インバータ１０を介して受け取り、降圧して駆動用電池Ｂ１に出力する。このように、コンバータ６０は、駆動用電池Ｂ１のインバータ１０への電力供給時には昇圧し、モータＭ１の回生時には降圧するため、コンバータ６０は昇降圧用のコンバータであると以下定義する。なお、本実施の形態では、駆動用電池Ｂ１の負極の電圧を負方向に増大させる動作を、昇圧する動作であると定義する。
【００５８】
インバータ１０は、コンバータ６０から供給された直流電力を３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給する。また、インバータ１０は、モータＭ１で発生した回生電力をコンバータ６０に出力する。このように車両駆動装置５は、６０Ｖ以下の低電圧の駆動用電池Ｂ１を用いてモータＭ１を駆動する、および、モータＭ１にて生成された回生電力を駆動用電池Ｂ１に蓄えるように構成されている。
【００５９】
［１−２．車両駆動システムおよび車両駆動装置の構成］
次に、車両駆動装置５、および、車両駆動装置５を備える車両駆動システム６の構成について、図２〜図６を参照しながら説明する。
【００６０】
図２は、車両駆動装置５を備える車両駆動システム６を示す回路図である。図２に示すように、車両駆動システム６は、正極および負極の電位差が６０Ｖ以下である低電位差部ＬＥ（低電圧系）と、正極および負極の電位差が６０Ｖよりも大きい高電位差部ＨＥ（高電圧系）とを備える。低電位差部ＬＥは、駆動用電池Ｂ１とコンバータ６０とを接続する端子６１、６２から見てコンバータ６０よりも駆動用電池Ｂ１側に配置されている。それに対し高電位差部ＨＥは、端子６１、６２から見て駆動用電池Ｂ１側とは反対側に配置されている。
【００６１】
低電位差部ＬＥは、駆動用電池Ｂ１に接続される４８Ｖ負荷と、４８Ｖの電圧を１２Ｖに降圧する４８Ｖ１２Ｖコンバータと、４８Ｖ１２Ｖコンバータに接続される１２Ｖ電池と、１２Ｖ電池に接続される１２Ｖ負荷とを備える。例えば、４８Ｖ負荷は、パワーステアリングや空調などであり、１２Ｖ負荷は、ラジオやパワーウィンドウなどである。
【００６２】
駆動用電池Ｂ１、４８Ｖ負荷、４８Ｖ１２Ｖコンバータ、１２Ｖ電池および１２Ｖ負荷は、低電位差部ＬＥに設けられたワイヤーハーネス（図示省略）によって接続される。低電位差部ＬＥでは、駆動用電池Ｂ１から４８Ｖ負荷および４８Ｖ１２Ｖコンバータへ電力を供給し、４８Ｖ１２Ｖコンバータから１２Ｖ電池へ電力を供給し、１２Ｖ電池から１２Ｖ負荷へ電力を供給する。
【００６３】
駆動用電池Ｂ１の正極７１は、正極７１から引き出された配線８６を介してコンバータ６０の端子６１に接続され、また、配線８６を介して４８Ｖ１２Ｖコンバータの端子８１に接続されている。駆動用電池Ｂ１の負極７２は、負極７２から引き出された配線８７を介してコンバータ６０の端子６２に接続され、また、配線８７を介して４８Ｖ１２Ｖコンバータの端子８２に接続されている。負極７２は、車体（図示省略）に接続され、接地（ボディアース）されている。
【００６４】
また、低電位差部ＬＥは、駆動用電池Ｂ１の給電可否を制御する制御回路７６と、制御回路７６に接続されるリレー（電力遮断器）７５とを備えている。制御回路７６は、高電位差部ＨＥの制御回路５０に接続されている。リレー７５は、駆動用電池Ｂ１の正極７１とコンバータ６０の端子６１とを結ぶ配線８６上に配置されている。例えば制御回路７６によってリレー７５がＯＦＦ（開放）されると、コンバータ６０、４８Ｖ負荷および４８Ｖ１２Ｖコンバータへの電力供給が停止される。
【００６５】
高電位差部ＨＥは、駆動用電池Ｂ１に接続されるコンバータ６０と、コンバータ６０に接続されるインバータ１０と、インバータ１０に接続されるモータＭ１と、コンバータ６０およびインバータ１０のそれぞれに接続される制御回路５０とを備える。
【００６６】
図３は、車両駆動装置５のＤＣＤＣコンバータ６０を示す回路図である。図３に示すように、コンバータ６０は、インダクタＬ６０と、ツェナーダイオードＴｚ６０と、スイッチ素子Ｓ６１、Ｓ６２と、コンデンサＣ６１、Ｃ６２とを有している。
【００６７】
また、コンバータ６０は、電圧の入出力が行われる複数の端子６１、６２、６３、６４を有している。端子６１は、配線８６およびリレー７５を介して駆動用電池Ｂ１の正極７１に接続され、端子６２は、配線８７を介して駆動用電池Ｂ１の負極７２に接続されている。端子６３、６４のそれぞれは、配線を介してインバータ１０に接続されている。
【００６８】
ツェナーダイオードＴｚ６０は、端子６１、６３を繋ぐ線路間のノードと、端子６２、６４を繋ぐ線路間のノードとの間に挿入されている。ツェナーダイオードＴｚ６０の降伏電圧は、例えば６０Ｖ以下である。コンバータ６０にこのツェナーダイオードＴｚ６０が設けられていることで、コンバータ６０が動作を停止している際に、高電位差部ＨＥに６０Ｖよりも大きな電位差が生じた場合であっても端子６１、６２の間の電位差は６０Ｖ以下に制限される。
【００６９】
本実施の形態のコンバータ６０は、モータＭ１が力行中のときに、端子６１、６２に入力された電圧を昇圧してインバータ１０へ出力し、また、モータＭ１が回生中のときに、端子６３、６４に入力された電圧を降圧して駆動用電池Ｂ１に出力する。
【００７０】
例えばコンバータ６０は、スイッチ素子Ｓ６１とスイッチ素子Ｓ６２のスイッチングにより、駆動用電池Ｂ１の負極７２の電位（接地電位、グランドともいう）を基準とした負の電位をインバータ１０に供給する。
【００７１】
具体的には、基準電圧を０Ｖとしたとき、コンバータ６０は、コンバータ６０に入力された駆動用電池Ｂ１の正極７１の電圧を当該電圧のまま、かつ、コンバータ６０に入力された駆動用電池Ｂ１の負極７２の電圧を負方向に増大させて、インバータ１０に出力する。また、コンバータ６０は、コンバータ６０に入力されたインバータ１０側の正極の電圧を当該電圧のまま、かつ、コンバータ６０に入力されたインバータ側の負極の電圧を基準電圧（０Ｖ）にして、駆動用電池Ｂ１に出力する。より具体的には、コンバータ６０は、端子６１に入力された４８Ｖの電圧をそのまま端子６３から出力し、端子６２に入力された０Ｖの電圧を−６０Ｖにして端子６４から出力する。したがって、コンバータ６０がインバータ１０に出力する負方向に増大させた電圧と駆動用電池Ｂ１の負極との電位差の絶対値は６０Ｖ以下である。また、コンバータ６０は、端子６３に入力された４８Ｖの電圧をそのまま端子６１から出力し、端子６４に入力された−６０Ｖの電圧を０Ｖにして端子６２から出力する。本実施の形態では、コンバータ６０の端子６３、６４側の電位差が１０８Ｖであり、低電圧規格で定められる電圧（６０Ｖ）よりも大きくなっている。
【００７２】
この構成によれば、コンバータ６０の出力から、インバータ１０、モータＭ１に至るまでの配線系統において、どの部分も駆動用電池Ｂ１の負極である接地電位（基準電圧、０Ｖ）からの電位差の絶対値が６０Ｖ以下となるので、規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。したがって、１フェールで規格以上の電位に接触してしまう可能性を低減できる。
【００７３】
なお、コンバータ６０の端子６１に入力される電圧は、４８Ｖと記載したが、これは一例であり、駆動用電池Ｂ１の充電状態などによっては、４８Ｖに対して変動する場合がある。また、コンバータ６０の端子６４に入力された−６０Ｖの電圧や、端子６３、６４側の電位差１０８Ｖは一例であり、モータＭ１の回生状態によっては、それぞれ−６０Ｖや１０８Ｖに対して変動する場合がある。
【００７４】
インバータ１０は、モータＭ１を駆動制御する回路であり、コンバータ６０から出力された直流電力を３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給する。インバータ１０の端子１１、１２は、コンバータ６０に接続されている。また、インバータ１０は、配線を経由してモータＭ１のｕ相、ｖ相、ｗ相に接続されている。
【００７５】
図４は、車両駆動装置５のインバータ１０を示す回路図である。図４に示すように、インバータ１０は、３相ブリッジ回路４０とドライブ回路３０と駆動制御回路２０とを備えている。なお図４には、３相ブリッジ回路４０に印加される電圧を平滑化するコンデンサＣ４１も図示されている。また、図４における電圧Ｖｐは昇圧後の電圧であり、電圧Ｖｇは接地電圧である。
【００７６】
３相ブリッジ回路４０は、コンバータ６０から出力された直流電力をスイッチング動作により３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給する。３相ブリッジ回路４０のうち、スイッチング動作制御用の入力側はドライブ回路３０に接続され、電力の入力側は駆動用電池Ｂ１に接続され、出力側はモータＭ１に接続されている。なお、モータＭ１の回生時には、３相ブリッジ回路４０の出力側から回生電流が導入され、上記電力の入力側に向かって電流が流れるが、ここでは、駆動用電池Ｂ１が接続される側を入力側、モータＭ１が接続される側を出力側と定義する。
【００７７】
３相ブリッジ回路４０は、上側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３と、下側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ４４、Ｓ４５、Ｓ４６とを備えている。例えば、スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子によって構成される。
【００７８】
各スイッチ素子Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３は、モータＭ１から引き出された３つの出力線と、コンバータ６０から引き出された電源線Ｌｐとの間のそれぞれの間に接続されている。各スイッチ素子Ｓ４４、Ｓ４５、Ｓ４６は、上記３つの出力線とコンバータ６０から引き出された接地線Ｌｇとの間のそれぞれの間に接続されている。また、各スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６には、還流ダイオードが並列接続されている。還流ダイオードは、スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６に寄生する寄生ダイオードであってもよい。
【００７９】
各スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６は、ドライブ回路３０に接続され、ドライブ回路３０から出力された信号によって駆動する。モータＭ１は、各スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６の駆動に基づいて、力行、回生または惰行などの状態で駆動される。
【００８０】
制御回路５０は、インバータ１０およびコンバータ６０を統合制御する回路である。制御回路５０は、低電位差部ＬＥに過電圧が印加されないようにインバータ１０およびコンバータ６０を制御する。
【００８１】
本実施の形態の車両駆動装置５は、車両駆動システム６の低電圧系の配線系統（低電位差部ＬＥ）が規格上限電圧を超える可能性を低減するために、制御回路５０を用いてインバータ１０およびコンバータ６０を以下のように制御している。
【００８２】
例えば、インバータ１０において、モータＭ１の弱め界磁制御を行えなくなるような不具合が発生することにより、低電位差部ＬＥが規格上限電圧を超えることがある。
【００８３】
そこでこの車両駆動装置５では、図２に示すように、駆動用電池Ｂ１の正極７１とコンバータ６０とを結ぶ配線８６上に電圧監視点Ｐｖ１が設けられている。電圧監視点Ｐｖ１は、コンバータ６０の駆動用電池Ｂ１側の電圧を監視するための計測点である。電圧監視点Ｐｖ１は、引き出し配線を介して制御回路５０の電圧検出ポートに接続され、制御回路５０は、電圧監視点Ｐｖ１の電圧を計測する。
【００８４】
制御回路５０は、電圧監視点Ｐｖ１の電圧が所定の電圧を超えた場合に、コンバータ６０の２つのスイッチ素子Ｓ６１、Ｓ６２を同時に開放するように制御する。これにより、モータＭ１のコイル間から誘起される高電圧が低電位差部ＬＥ（駆動用電池側）に印加されることを抑制できる。所定の電圧とは、駆動用電池Ｂ１の電圧以上、かつ、６０Ｖの電圧以下から選択される電圧であり、本実施の形態では、所定の電圧は６０Ｖに設定されている。
【００８５】
また、２つのスイッチ素子Ｓ６１、Ｓ６２を同時に開放するように制御しても、例えば、コンバータ６０のスイッチ素子Ｓ６２にショート故障が発生していると、電圧監視点Ｐｖ１の電圧が所定の電圧を超え続ける。この場合、モータＭ１が高回転するときに発生する誘起電圧がインバータ１０およびスイッチ素子Ｓ６２を通って、低電位差部ＬＥに印加され、規格上限電圧を超え続けることになる。
【００８６】
そこで、制御回路５０は、電圧監視点Ｐｖ１の電圧が所定の電圧を超え続けた場合に、モータＭ１の３相が短絡されるようにインバータ１０を制御する。このようにして３相短絡制御を実行することで、モータＭ１のコイル間から誘起される電圧をゼロにし、低電位差部ＬＥに高電圧が印加されることを抑制できる。
【００８７】
また、３相短絡を実行しても電圧監視点Ｐｖ１における電圧上昇が続く場合は、制御回路５０は、以下に示す安全策を実行してもよい。具体的には、インバータ１０の３相短絡回路による３相短絡制御が実行されているにもかかわらず、駆動用電池Ｂ１とコンバータ６０とを結ぶ配線８６上の電圧が所定の電圧を超えた場合に、制御回路５０は、リレー７５を開放し、かつ、コンバータ６０の２つのスイッチ素子Ｓ６１およびスイッチ素子Ｓ６２を同時に短絡させる。このように、駆動用電池Ｂ１の給電を停止し、コンバータ６０が備えるスイッチ素子Ｓ６１、Ｓ６２のそれぞれを短絡させることで、例えば３相短絡回路が故障していた場合であっても、低電位差部ＬＥに高電圧が印加されることを抑制することができる。なお、３相短絡制御については後述する。
【００８８】
また、この車両駆動装置５では、コンバータ６０を用いて、駆動用電池Ｂ１から出力された電圧を昇圧してインバータ１０およびモータＭ１に供給している。これにより、以下に示す効果を有している。
【００８９】
図５は、永久磁石モータＭ１の回転数、トルクおよび起電圧の関係を示す図である。図５の（ａ）には、電圧が昇圧されずに低電圧のままでモータＭ１が駆動された例が示され、図５の（ｂ）には、電圧が昇圧され高電圧でモータＭ１が駆動された例が示されている。
【００９０】
図５の（ａ）の例では、モータＭ１の最大トルク（１００Ｎ・ｍ）が回転数Ｎ１までしか維持されていないのに対し、図５の（ｂ）の例では、最大トルクが回転数Ｎ１よりも高い回転数Ｎ２まで維持されている。このように、駆動用電池Ｂ１から出力された電圧を昇圧することで、電圧を昇圧していない場合に比べて、最大トルクを維持できる回転数の適用範囲を広げることができる。
【００９１】
また、図５の（ａ）には、モータＭ１の回転が回転数Ｎ１のときに弱め界磁制御を開始することが示されているのに対し、図５の（ｂ）では、回転数Ｎ２よりも高い回転数Ｎ３のときに弱め界磁制御を開始することが示されている。このように、駆動用電池Ｂ１から出力された電圧を昇圧することで、電圧を昇圧していない場合に比べて、弱め界磁制御を開始すべき回転数を高くすることができる。これにより、弱め界磁制御の開始によって生じるモータＭ１の損失を低減し、また、モータＭ１の出力（トルク×回転数）を増加させることができる。
【００９２】
また、ここで、車両駆動装置５の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減するための車両駆動装置５の構造について、図６を参照しながら説明する。
【００９３】
図６は、車両駆動装置５の筐体９０を示す概略図である。図６に示すように、筐体９０は、開口９１ａを有する凹状の筐体本体９１と、開口９１ａを塞ぐ蓋部９２とを有している。筐体９０は、金属などの導電性を有する材料によって形成され、接地されている。蓋部９２は、例えば、専用工具および専用締結部材を用いて筐体本体９１に対して開閉または着脱可能である。
【００９４】
この車両駆動装置５では、高電位差部ＨＥを構成するコンバータ６０、インバータ１０およびモータＭ１が筐体９０内に収納されている。一方、低電位差部ＬＥは、筐体９０の外に配置されている。この車両駆動装置５によれば、低電圧規格の電圧を超える高電位差部ＨＥが、接地された筐体９０の内部に配置される構造となっている。これにより、高電圧系の配線が、万一、筐体９０に接触しても、筐体９０は接地電位であるので、車両駆動装置５の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。なお、筐体９０内には、前述したディファレンシャルギア９３および変速機９４が収納されていてもよい。コンバータ６０、インバータ１０およびモータＭ１のそれぞれは、１つの筐体９０内に仕切りを介して配置されていてもよい。筐体９０は１つに限られず、コンバータ６０、インバータ１０およびモータＭ１のそれぞれが、別々の筐体に収納されていてもよい。
【００９５】
また、筐体９０には、インターロック用の検出器９６が設けられている。検出器９６は、制御回路５０に接続され、筐体本体９１から蓋部９２が開いたこと、すなわち開口９１ａが塞がれていないことを検出して制御回路５０に出力する。検出器９６は、例えば、機械式、電気式、磁気式のスイッチであってもよいし、コネクタであってもよい。制御回路５０は、開口９１ａが塞がれていないことを検出した場合に、コンバータ６０、インバータ１０およびモータＭ１の作動を停止させる。これにより、車両駆動装置５の安全性を確保することができる。
【００９６】
［１−３．車両駆動装置の３相短絡制御に関する説明］
次に、車両駆動装置５にて実行される３相短絡制御について、図７を参照しながら説明する。
【００９７】
図７は、インバータ１０の詳細を示す回路図である。図７に示すように、インバータ１０は、３相ブリッジ回路４０とドライブ回路３０と駆動制御回路２０とを備えている。３相ブリッジ回路４０は、図４を用いて説明したとおりであり、ここではドライブ回路３０および駆動制御回路２０について説明する。
【００９８】
ドライブ回路３０は、３相ＰＷＭ制御および３相短絡制御を実行するため、３相ブリッジ回路４０のスイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６を駆動する回路である。ドライブ回路３０の入力側は駆動制御回路２０に接続され、出力側は３相ブリッジ回路４０に接続されている。
【００９９】
ドライブ回路３０は、切替回路３１と、バッファ回路３２と、３相短絡回路３３と、ＯＲ回路３４とを備える。また、ドライブ回路３０は、チェック用端子３６と異常受付端子３９とを備える。
【０１００】
異常受付端子３９は、インバータ１０の異常状態を告げる異常信号ｓ２を受け付ける端子である。この異常信号ｓ２は、後述する異常検出部２９からドライブ回路３０に出力される。
【０１０１】
チェック用端子３６は、３相短絡回路３３による３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号ｓ１を受け付ける端子である。このアクティブチェック信号ｓ１は、駆動制御回路２０からドライブ回路３０に出力される。以下において、３相短絡回路３３による３相短絡制御を試行し、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することをアクティブチェックと呼ぶ。アクティブチェックを行うことで、３相短絡回路３３の故障有無を診断することができる。
【０１０２】
チェック用端子３６および異常受付端子３９に入力されたそれぞれの信号は、ＯＲ回路３４に入力される。ＯＲ回路３４は、チェック用端子３６および異常受付端子３９の少なくとも一方の端子が信号を受け付けている場合に、３相短絡回路３３に信号を出力する。３相短絡回路３３は、ＯＲ回路３４から出力された信号に基づいて駆動する。すなわち３相短絡回路３３は、異常検出およびアクティブチェックのそれぞれの入力信号に基づいて駆動する。
【０１０３】
３相短絡回路３３は、モータＭ１の３相のそれぞれを短絡するために用いられる回路である。具体的には、３相短絡回路３３は、ＯＲ回路３４から出力された信号および制御回路５０から出力された３相短絡指令に基づいて３相ブリッジ回路４０の上側アーム群のスイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４３および下側アーム群のスイッチ素子Ｓ４４〜Ｓ４６のうち、一方のアーム群の各スイッチ素子を短絡し、他方のアーム群の各スイッチ素子を開放する。このようにしてモータＭ１の３相のそれぞれを短絡することで、モータＭ１の巻線コイル間から誘起される電圧を０にすることができる。これにより、例えば電圧監視点Ｐｖ１または３相ブリッジ回路４０に過電圧が検出された場合に、３相短絡回路３３を働かせて３相短絡制御を行い、低電位差部ＬＥおよび３相ブリッジ回路４０にかかる過電圧を低減することができる。
【０１０４】
切替回路３１は、３相ブリッジ回路４０を、後述する駆動信号演算部２３から出力された駆動信号に基づいて駆動するか、あるいは、３相短絡回路３３から出力された信号を用いて駆動するかを切り替える回路である。なお、駆動信号演算部２３から出力される駆動信号は、３相ブリッジ回路４０を３相ＰＷＭ制御する信号などの各種信号が含まれる。切替回路３１による切り替えは、例えばハードロジック回路によって実現されている。切替回路３１は、ドライブ回路３０がチェック用端子３６を介してアクティブチェック信号ｓ１を受け付けた場合に、モータＭ１にて実行されているスイッチング制御等を３相短絡回路３３による３相短絡制御に切り替える。また、切替回路３１は、制御回路５０から出力された３相短絡指令を受け付けた場合に、モータＭ１にて実行されているスイッチング制御等を３相短絡回路３３による３相短絡制御に切り替える。
【０１０５】
バッファ回路３２は、各スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６を駆動することができるように、３相ブリッジ回路４０に出力する出力信号を増幅する回路である。バッファ回路３２によって出力信号が増幅されることで、３相ブリッジ回路４０の駆動が可能となる。
【０１０６】
次に、駆動制御回路２０について、図７を参照しながら説明する。
【０１０７】
駆動制御回路２０は、各種の演算等を行うマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサを動作させるためのプログラムまたは情報などを記憶するメモリ２４とによって構成される。
【０１０８】
図７に示すように、駆動制御回路２０は、モータ制御信号取得部２１と、モータ制御信号演算部２２と、駆動信号演算部２３と、アクティブチェック指示部２６と、故障判断部２５と、３相短絡制御信号割り込み部２７とを備える。また、駆動制御回路２０は、異常検出部２９を備える。
【０１０９】
モータ制御信号取得部２１は、モータＭ１に流れる電流を検知する電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、および、モータＭ１の磁極位置を検出して回転位置を検知する回転位置センサＲＳなどの各種センサによって検知された情報を取得する。なお、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗは、モータＭ１のｕ相、ｖ相、ｗ相における電流値を検知するセンサである。また、モータ制御信号取得部２１は、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐに関する情報を取得する。また、モータ制御信号取得部２１は、駆動制御回路２０の外部、例えば車両１のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）から出力されたトルク指令などの制御指令情報を取得する。
【０１１０】
モータ制御信号演算部２２は、モータ制御信号取得部２１にて取得した上記情報に基づいて、演算によりトルク指令値を電流に換算し、モータＭ１を電流制御するための制御信号を出力する。例えば、モータ制御信号演算部２２は、車両駆動装置５の駆動時におけるモータＭ１のトルクが、トルク指令情報に示された目標トルク（例えば車両１のアクセルペダルまたはブレーキペダルの操作量に応じたトルク）となるように、モータＭ１の電流制御のための制御信号を出力する。
【０１１１】
また、モータ制御信号演算部２２は、モータ制御信号取得部２１にて取得した上記情報を演算により変換して、アクティブチェックおよび故障判断を行うための制御信号を出力する。例えば、モータ制御信号演算部２２は、トルク指令などの制御指令情報を上記制御信号に変換して駆動信号演算部２３およびアクティブチェック指示部２６に出力する。また、モータ制御信号演算部２２は、モータＭ１に流れる電流、モータＭ１の磁極の回転位置、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐなどの情報を制御信号に変換して駆動信号演算部２３および故障判断部２５に出力する。
【０１１２】
アクティブチェック指示部２６は、アクティブチェック信号ｓ１をチェック用端子３６に出力する回路である。前述したようにアクティブチェックとは、３相短絡回路３３による３相短絡制御を試行し、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することである。アクティブチェック指示部２６は、モータ制御信号演算部２２から出力された上記制御信号に基づいて、今のタイミングでアクティブチェックを行っても車両駆動装置５の駆動に影響を与えないか否かを判断する。アクティブチェックの実行可否の判断は、定期的な時間間隔で実行される。なお、アクティブチェックをするか否かの判断は、アクティブチェック指示部２６に限られず、駆動制御回路２０に含まれる回路であればアクティブチェック指示部２６と異なる回路によって行われてもよい。
【０１１３】
例えば、アクティブチェック指示部２６は、モータＭ１が力行でない状態および回生でない状態のときにアクティブチェックを行うと判断し、モータＭ１が力行状態または回生状態であるときにアクティブチェックを行わないと判断する。モータＭ１が力行でない状態および回生でない状態とは、例えば、車両１の加減速が小さく、モータＭ１が惰行している状態に相当する。これらのアクティブチェックの実行可否の判断は、定期的な時間間隔で実行される。また、アクティブチェック指示部２６は、アクティブチェック信号ｓ１を出力すると同時に、アクティブチェック中であることを示すビジー信号を故障判断部２５に出力する。
【０１１４】
故障判断部２５は、３相短絡回路３３の故障有無を判断する回路である。故障判断部２５は、３相短絡制御が実行された際の、モータＭ１の３相に流れる電流の変化、電流位相の変化、および、３相ブリッジ回路４０における直流電圧の変化の少なくとも１つの変化に関する情報を取得する。電流の変化は、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗによって検出した電流値に基づいて求めることができる。電流位相の変化は、例えば、モータＭ１のｄ軸電流とｑ軸電流に基づいて求めることができる。ｄ軸電流、ｑ軸電流は、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗによって検出した電流値、および、回転位置センサＲＳによって検出した磁極の回転位置に基づいて求めることができる。直流電圧の変化は、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐを検出することで求めることができる。
【０１１５】
故障判断部２５は、取得した上記情報に基づいて３相短絡回路の故障有無を判断する。例えば、故障判断部２５は、電流が規定の範囲から外れた場合、電流位相が規定の範囲から外れた場合、および、直流電圧が規定の範囲から外れた場合のうち少なくとも１つの場合に、３相短絡回路３３が故障していると判断する。また、故障判断部２５は、３相短絡回路３３が故障していると判断した場合に、その故障情報を外部に報知する報知信号を出力する。
【０１１６】
異常検出部２９は、インバータ１０に発生する過電圧などの異常を検出する回路である。ここでは、異常検出部２９は、電源線Ｌｐの断線などによる失陥、あるいは、スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳなどの故障により発生する過電圧を検出する回路であるとして説明する。異常検出部２９は、駆動用電池Ｂ１のプラス側であって、３相ブリッジ回路４０の電源線Ｌｐに接続されている。異常検出部２９が異常（ここでは過電圧）を検出すると、異常信号ｓ２が異常受付端子３９に出力される。これにより、３相短絡回路３３が３相短絡制御を行うので、３相ブリッジ回路４０の過電圧を抑制することができる。なお、ここで例示した、異常検出部２９の異常である過電圧は、例えば、駆動用電池Ｂ１のプラス側配線の外れ、断線などによって発生しうる。また、異常検出部２９とドライブ回路３０（３相短絡回路３３を含む）は、いずれもハードウエアで構成されるので、異常検出部２９が異常を検出して３相短絡回路３３が３相短絡制御を行うまでの非常時の動作は、自動的に、かつ、迅速に行われる。また、異常検出部２９は、駆動制御回路２０内に設けられている必要はなく、駆動制御回路２０の外に設けられていてもよい。また、異常検出部２９は、過電圧を検出する構成に限定されるものではなく、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳなどの出力異常（所定の出力電圧範囲を超えるなど）を直接検出するような構成を備えていてもよい。
【０１１７】
駆動信号演算部２３は、モータ制御信号演算部２２から出力された制御信号に基づいて、モータＭ１を駆動するために必要な駆動信号を演算し、この駆動信号をドライブ回路３０に出力する。駆動信号演算部２３は、車両駆動装置５が通常運行している際は、３相ＰＷＭ制御を行うための駆動信号を出力する。
【０１１８】
また、駆動信号演算部２３は、インバータ１０の異常が検出された場合、かつ、故障判断部２５によって３相短絡回路３３が故障していると判断された場合に、メモリ２４に格納されたプログラムによって３相短絡制御を行うための駆動信号を出力する。
【０１１９】
このプログラムによる３相短絡制御は、３相短絡制御信号割り込み部２７によって実行される。具体的には、３相短絡制御信号割り込み部２７は、故障判断部２５から３相短絡回路３３が故障しているという故障情報を受け取り、かつ、インバータ１０の異常が検出された場合に駆動信号演算部２３に対し、３相短絡を実行するための割り込み信号を出力する。駆動信号演算部２３は、割り込み信号を受けることで、３相ＰＷＭ制御の駆動信号を３相短絡制御の駆動信号に変更してドライブ回路３０に出力する。
【０１２０】
このように、駆動制御回路２０は、３相ＰＷＭ制御および３相短絡制御を実行するための駆動信号をドライブ回路３０に出力する。ドライブ回路３０では、駆動制御回路２０から出力された駆動信号、および、３相短絡回路３３から出力された信号のうちのいずれかの信号を選択し、３相ブリッジ回路４０に出力する。３相ブリッジ回路４０は、ドライブ回路３０から出力された信号に基づいて、モータＭ１を駆動する。
【０１２１】
［１−４．車両駆動装置の動作］
次に、車両駆動装置５の動作について、図８を参照しながら説明する。なおこの例では、電圧監視点Ｐｖ１の電圧が所定の電圧を超えた場合に、モータＭ１の３相が短絡されるようにインバータ１０を制御する場面について説明する。
【０１２２】
図８は、車両駆動装置５の動作を示すフローチャートである。
【０１２３】
まず、制御回路５０は、コンバータ６０の駆動用電池Ｂ１側の電圧Ｖ１を読み込む（ステップＳ１０）。電圧Ｖ１は、図２に示す電圧監視点Ｐｖ１から取得することができる。
【０１２４】
次に制御回路５０は、読み込んだ電圧Ｖ１が所定電圧よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２０）。所定の電圧は、駆動用電池Ｂ１の電圧以上、かつ、６０Ｖの電圧以下から選択される電圧であり、本実施の形態では６０Ｖに設定されている。ここでコンバータ６０の駆動用電池Ｂ１側の電圧Ｖ１が所定電圧よりも大きくないと判断された場合（Ｓ２０にてＮｏ）、車両駆動システム６の高電位差部ＨＥに過電圧が発生していないことになるので、ステップＳ１０に戻って電圧Ｖ１の読み込みを続ける。
【０１２５】
一方、電圧Ｖ１が所定電圧よりも大きいと判断された場合（Ｓ２０にてＹｅｓ）、車両駆動システム６の高電位差部ＨＥに過電圧が発生していることになるので、次のステップに進み、車両駆動装置５は３相短絡制御を実行する（ステップＳ３０）。具体的には、制御回路５０は、インバータ１０に３相短絡を実行させるための３相短絡指令を出力する。インバータ１０は、この３相短絡指令を受け付けることで３相短絡回路３３による３相短絡制御を実行する。なお、前述した故障判断部２５によって３相短絡回路３３が故障していると既に判断されている場合は、メモリ２４に格納されたプログラムによって３相短絡制御が実行される。この場合、制御回路５０は、駆動制御回路２０に対し、３相短絡制御を指示する。
【０１２６】
次に、制御回路５０は、上位ＥＣＵに異常信号を出力する（ステップＳ４０）。これにより、車両駆動装置５は、車両駆動システム６の高電位差部ＨＥに発生している電圧異常に対し、３相短絡制御によって対処していることを報知することができる。この車両駆動装置５では、ステップＳ１０〜Ｓ４０を繰り返し実行することで、車両駆動装置５の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【０１２７】
なお、図８の動作は、制御回路５０におけるソフトウエアにより実行されるが、図８の動作に相当する論理回路により、ハードウエアで実施されるようにしてもよい。この場合は、ソフトウエアによる場合よりも早く３相短絡制御を実行することができる。
【０１２８】
また、図８の動作では、電圧監視点Ｐｖ１の電圧が所定の電圧を超えた場合に、３相短絡制御を行う例を示したが、これに限定されるものではない。すなわち、電圧監視点Ｐｖ１の電圧が所定の電圧を超え、かつ、コンバータ６０が正常な場合は、制御回路５０は、電圧監視点Ｐｖ１の電圧が所定の電圧になるようにコンバータ６０を制御してもよい。このような制御により、高電位差部ＨＥが過電圧に至っても、低電圧系の配線系統（低電位差部ＬＥ）が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【０１２９】
［１−５．実施の形態１の変形例１］
次に、実施の形態１の変形例１における車両駆動装置５について説明する。
【０１３０】
図９は、変形例１による車両駆動装置５の筐体を示す概略図である。図９に示すように、変形例１の車両駆動装置５では、高電位差部ＨＥを構成するコンバータ６０およびインバータ１０が筐体９０内に収納され、高電位差部ＨＥを構成するモータＭ１が、筐体９０とは異なる筐体９０ａ内に収納されている。インバータ１０とモータＭ１とは、２重絶縁ケーブル８８によって接続されている。
【０１３１】
変形例１の車両駆動装置５においても、低電圧規格の電圧を超える高電位差部ＨＥが、接地された筐体９０および９０ａの内部に配置される構造となっており、車両駆動装置５の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【０１３２】
また、変形例１の車両駆動装置５は、車両駆動装置５の絶縁性試験において以下に示すような効果を有している。
【０１３３】
図１０は、変形例１の車両駆動装置５の絶縁性試験における電流経路の一例を示す図である。
【０１３４】
絶縁性試験では、図１０に示すように、モータＭ１のｕ相、ｖ相、ｗ相におけるＰａ点とグランドであるＰｂ点との間の抵抗を５００Ｖなどの高電圧で確認する。例えば、ｗ相に電流が流れるとき、絶縁性試験において流れる電流は、図１０の破線矢印に示すように、Ｐａ点からスイッチ素子Ｓ４６、スイッチ素子Ｓ６２、インダクタＬ６０を経てしてＰｂ点に流れる。スイッチ素子Ｓ４６、Ｓ６２のそれぞれは、前述したように半導体素子によって形成されている。
【０１３５】
例えば従来のコンバータのように、正極の電圧を正方向に増大させ、負極であるグランド電位をそのまま出力するコンバータでは、Ｐａ点とＰｂ点との間に、スイッチ素子Ｓ６２が無くスイッチ素子Ｓ４６のみが存在する。そのため、回路設計において５００Ｖの耐圧性能を有するスイッチ素子４６を選択する必要がある。
【０１３６】
変形例１の車両駆動装置５では、負極の電圧を負方向に増加させ、正極の電圧をそのままの電位で出力するコンバータ６０を使用しており、Ｐａ点からＰｂ点に至るまでの経路にスイッチ素子Ｓ４６、Ｓ６２からなる２つの半導体素子が存在する。そのため、コンバータ６０およびインバータ１０の回路設計において、５００Ｖよりも低い例えば２５０Ｖの耐圧性能を有するスイッチ素子Ｓ４６、Ｓ６２を選択することができる。一般的に、耐圧性能の高い半導体素子は、オン抵抗が高く損失が大きくなるが、変形例１の車両駆動装置５では、オン抵抗が低いスイッチ素子Ｓ４６、Ｓ６２を用いることができる。なお、ｕ相、ｖ相に対応するスイッチ素子Ｓ４４、Ｓ４５についても同様に、オン抵抗が低いスイッチ素子を用いることができる。これにより、コンバータ６０およびインバータ１０に用いる半導体素子として、オン抵抗が低く損失が小さいスイッチ素子Ｓ６２、Ｓ４４〜Ｓ４６を用いることができ、車両駆動装置５の効率を向上させることができる。
【０１３７】
［１−６．実施の形態１の変形例２］
次に、実施の形態１の変形例２における車両駆動装置５について説明する。
【０１３８】
変形例２の車両駆動装置５では、制御回路５０が、モータＭ１の回転数に応じて、モータＭ１の駆動をＰＷＭ制御またはＰＡＭ制御するように、コンバータ６０およびインバータ１０を協調制御する。具体的に制御回路５０は、モータＭ１の回転が回転数Ｎ３（図５の（ｂ）参照）以下のときにコンバータ６０による昇圧は行わず、インバータ１０によるＰＷＭ制御でモータＭ１の駆動を制御する。それに対し制御回路５０は、モータＭ１の回転数が回転数Ｎ３よりも高いときに、コンバータ６０による昇圧を行うとともに、コンバータ６０によるＰＡＭ制御を実行しモータＭ１の駆動を制御する。車両駆動装置５では、ＰＡＭ制御が実行されている際にＰＷＭ制御によるスイッチング動作が行われないので、スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６にて発生するスイッチング損失を低減することができる。これにより、モータＭ１の低回転から高回転にわたり車両駆動装置５を高効率で駆動することができる。なお、ＰＷＭ制御およびＰＡＭ制御の切替点である回転数Ｎ３は、モータＭ１にて発生する誘起電圧の大きさによって適宜決定すればよい。
【０１３９】
以上、実施の形態１および変形例１、２について説明した。ただし以上の実施の形態１等は、本質的に好ましい例示であって、この発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【０１４０】
（実施の形態２）
［２−１．車両および車両駆動装置の全体構成］
まず、車両および車両駆動装置の全体構成について、図１１を参照しながら説明する。
【０１４１】
図１１は、本実施の形態の車両駆動装置５Ａを備える車両１を示す図である。車両１は、６０Ｖ以下の低電圧の電池を用いて駆動するマイルドハイブリッド車両である。
【０１４２】
図１１に示すように、車両１は、駆動輪２と、ディファレンシャルギア９３と、変速機９４と、永久磁石モータＭ１と、エンジンである内燃機関ＥＧとを備えている。永久磁石モータＭ１には、インバータ１０、ＤＣＤＣコンバータ６０ａおよび駆動用電池Ｂ１がこの順で接続されている。車両駆動装置５Ａは、永久磁石モータＭ１、インバータ１０、ＤＣＤＣコンバータ６０ａおよび駆動用電池Ｂ１によって構成されている。以下、永久磁石モータＭ１をモータＭ１と呼び、ＤＣＤＣコンバータ６０ａをコンバータ６０ａと呼ぶ場合がある。
【０１４３】
変速機９４およびディファレンシャルギア９３は、内燃機関ＥＧおよびモータＭ１の出力を駆動輪２に伝達する。モータＭ１の回転力は、変速機９４およびディファレンシャルギア９３を経由して駆動輪２に伝達される。これと同様に、駆動輪２の回転力は、ディファレンシャルギア９３および変速機９４を経由してモータＭ１に伝達される。
【０１４４】
モータＭ１は、３相交流式のモータであり、例えば、埋込磁石同期モータまたは表面磁石同期モータなどのモータである。モータＭ１は、車両１の駆動および発電に使われる。具体的には、モータＭ１は、車両１の始動および走行時の主動力として、また、加速時のエンジンアシストとして、さらに、減速時の回生電力を生み出す装置として用いられる。この車両１は、モータＭ１および内燃機関ＥＧの協働によって駆動するように構成されている。
【０１４５】
駆動用電池Ｂ１は、モータＭ１を駆動させるための電力を供給する、および、モータＭ１で生成された回生電力を蓄えるＤＣ電源である。駆動用電池Ｂ１としては、例えば、リチウムイオン電池などが用いられる。この車両駆動装置５Ａでは、ＤＣ６０Ｖ以下の低電圧の駆動用電池Ｂ１、具体的にはＤＣ４８Ｖの駆動用電池Ｂ１が用いられる。車両駆動装置５Ａのうち、電圧が６０Ｖ以下となっている部分は、低電圧規格が適用され、特殊な絶縁処置を施す必要がなく取り扱いが容易となる。
【０１４６】
コンバータ６０ａは、昇降圧用のコンバータである。具体的にはコンバータ６０ａは、駆動用電池Ｂ１から供給された直流電力を昇圧してインバータ１０に供給し、また、モータＭ１にて生成された回生電力を、インバータ１０を介して受け取り、降圧して駆動用電池Ｂ１に出力する。
【０１４７】
インバータ１０は、コンバータ６０ａから供給された直流電力を３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給する。また、インバータ１０は、モータＭ１で発生した回生電力をコンバータ６０ａに出力する。このように車両駆動装置５Ａは、６０Ｖ以下の低電圧の駆動用電池Ｂ１を用いてモータＭ１を駆動する、および、モータＭ１にて生成された回生電力を駆動用電池Ｂ１に蓄えるように構成されている。
【０１４８】
［２−２．車両駆動システムおよび車両駆動装置の構成］
次に、車両駆動装置５Ａ、および、車両駆動装置５Ａを備える車両駆動システム６の構成について、図１２〜図１５を参照しながら説明する。
【０１４９】
図１２は、車両駆動装置５Ａを備える車両駆動システム６を示す回路図である。図１２に示すように、車両駆動システム６は、６０Ｖ以下の電圧が印加される部分を有する低電位差部ＬＥ（低電圧系）と、６０Ｖよりも大きな電圧が印加される部分を有する高電位差部ＨＥ（高電圧系）とを備える。低電位差部ＬＥは、駆動用電池Ｂ１とコンバータ６０ａとを接続する端子６１ａ、６２ａから見てコンバータ６０ａよりも駆動用電池Ｂ１側に配置されている。それに対し高電位差部ＨＥは、端子６１ａ、６２ａから見て駆動用電池Ｂ１側とは反対側に配置されている。なお、実施の形態２の説明における、低電位差部ＬＥ、および、高電位差部ＨＥの電位差とは、接地電位（グランド電位）に対する電位差のことであると定義する。
【０１５０】
低電位差部ＬＥは、駆動用電池Ｂ１に接続される４８Ｖ負荷と、４８Ｖの電圧を１２Ｖに降圧する４８Ｖ１２Ｖコンバータと、４８Ｖ１２Ｖコンバータに接続される１２Ｖ電池と、１２Ｖ電池に接続される１２Ｖ負荷とを備える。例えば、４８Ｖ負荷は、パワーステアリングや空調などであり、１２Ｖ負荷は、ラジオやパワーウィンドウなどである。
【０１５１】
駆動用電池Ｂ１、４８Ｖ負荷、４８Ｖ１２Ｖコンバータ、１２Ｖ電池および１２Ｖ負荷は、低電位差部ＬＥに設けられたワイヤーハーネス（図示省略）によって接続される。低電位差部ＬＥでは、駆動用電池Ｂ１から４８Ｖ負荷および４８Ｖ１２Ｖコンバータへ電力を供給し、４８Ｖ１２Ｖコンバータから１２Ｖ電池へ電力を供給し、１２Ｖ電池から１２Ｖ負荷へ電力を供給する。
【０１５２】
駆動用電池Ｂ１の正極７１は、正極７１から引き出された配線８６を介してコンバータ６０ａの端子６１ａに接続され、また、配線８６を介して４８Ｖ１２Ｖコンバータの端子８１に接続されている。駆動用電池Ｂ１の負極７２は、負極７２から引き出された配線８７を介してコンバータ６０ａの端子６２ａに接続され、また、配線８７を介して４８Ｖ１２Ｖコンバータの端子８２に接続されている。負極７２は、車体（図示省略）に接続され、接地（ボディアース）されている。
【０１５３】
また、低電位差部ＬＥは、駆動用電池Ｂ１の給電可否を制御する制御回路７６と、制御回路７６に接続されるリレー（電力遮断器）７５とを備えている。制御回路７６は、高電位差部ＨＥの制御回路５０に接続されている。リレー７５は、駆動用電池Ｂ１の正極７１とコンバータ６０ａの端子６１ａとを結ぶ配線８６上に配置されている。例えば制御回路７６によってリレー７５がＯＦＦ（開放）されると、コンバータ６０ａ、４８Ｖ負荷および４８Ｖ１２Ｖコンバータへの電力供給が停止される。
【０１５４】
高電位差部ＨＥは、駆動用電池Ｂ１に接続されるコンバータ６０ａと、コンバータ６０ａに接続されるインバータ１０と、インバータ１０に接続されるモータＭ１と、コンバータ６０ａおよびインバータ１０のそれぞれに接続される制御回路５０とを備える。
【０１５５】
図１３は、車両駆動装置５ＡのＤＣＤＣコンバータ６０ａを示す回路図である。図１３に示すように、コンバータ６０ａは、インダクタＬ６０ａと、ハイサイドに位置するスイッチ素子Ｓ６１ａと、ローサイドに位置するスイッチ素子Ｓ６２ａと、コンデンサＣ６０ａとを有している。また、コンバータ６０ａは、電圧の入出力が行われる複数の端子６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａを有している。端子６１ａは、配線８６およびリレー７５を介して駆動用電池Ｂ１の正極７１に接続され、端子６２ａは、配線８７を介して駆動用電池Ｂ１の負極７２に接続されている。端子６３ａ、６４ａのそれぞれは、配線を介してインバータ１０に接続されている。各端子６２ａ、６４ａは、グランド電位となっている。
【０１５６】
コンバータ６０ａは、モータＭ１が力行中のときに、端子６１ａ、６２ａに入力された電圧を昇圧してインバータ１０へ出力し、また、モータＭ１が回生中のときに、端子６３ａ、６４ａに入力された電圧を降圧して駆動用電池Ｂ１に出力する。具体的には、コンバータ６０ａは、端子６１ａ、６２ａに入力された４８Ｖの電圧を１２０Ｖに昇圧して端子６３ａ、６４ａから出力し、また、端子６３ａ、６４ａに入力された１２０Ｖの電圧を４８Ｖに降圧して端子６１ａ、６２ａから出力する。本実施の形態では、コンバータ６０ａの端子６３ａ、６４ａ側の電圧が、低電圧規格で定められる電圧（６０Ｖ）よりも大きくなっている。
【０１５７】
なお、コンバータ６０ａの端子６１ａ、６２ａに入力される電圧は、４８Ｖと記載したが、これは一例であり、駆動用電池Ｂ１の充電状態などによっては、４８Ｖに対して変動する場合がある。また、コンバータ６０ａの端子６３ａ、６４ａに入力される電圧は、１２０Ｖと記載したが、これは一例であり、モータＭ１の回生状態によっては、１２０Ｖに対して変動する場合がある。
【０１５８】
インバータ１０は、モータＭ１を駆動制御する回路であり、コンバータ６０ａから出力された直流電力を３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給する。インバータ１０の端子１１、１２は、コンバータ６０ａに接続されている。また、インバータ１０は、配線を経由してモータＭ１のｕ相、ｖ相、ｗ相に接続されている。
【０１５９】
図１４は、車両駆動装置５Ａのインバータ１０を示す回路図である。図１４に示すように、インバータ１０は、３相ブリッジ回路４０とドライブ回路３０と駆動制御回路２０とを備えている。なお図１４には、３相ブリッジ回路４０に印加される電圧を平滑化するコンデンサＣ４１も図示されている。また、図１４における電圧Ｖｐは昇圧後の電圧であり、電圧Ｖｇは接地電圧である。
【０１６０】
３相ブリッジ回路４０は、コンバータ６０ａから出力された直流電力をスイッチング動作により３相の交流電力に変換して、その交流電力をモータＭ１に供給する。３相ブリッジ回路４０のうち、スイッチング動作制御用の入力側はドライブ回路３０に接続され、電力の入力側は駆動用電池Ｂ１に接続され、出力側はモータＭ１に接続されている。なお、モータＭ１の回生時には、３相ブリッジ回路４０の出力側から回生電流が導入され、上記電力の入力側に向かって電流が流れるが、ここでは、駆動用電池Ｂ１が接続される側を入力側、モータＭ１が接続される側を出力側と定義する。
【０１６１】
３相ブリッジ回路４０は、上側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３と、下側アーム群に設けられたスイッチ素子Ｓ４４、Ｓ４５、Ｓ４６とを備えている。例えば、スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子によって構成される。
【０１６２】
各スイッチ素子Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３は、モータＭ１から引き出された３つの出力線と、コンバータ６０ａから引き出された電源線Ｌｐとの間のそれぞれの間に接続されている。各スイッチ素子Ｓ４４、Ｓ４５、Ｓ４６は、上記３つの出力線とコンバータ６０ａから引き出された接地線Ｌｇとの間のそれぞれの間に接続されている。また、各スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６には、還流ダイオードが並列接続されている。還流ダイオードは、スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６に寄生する寄生ダイオードであってもよい。
【０１６３】
各スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６は、ドライブ回路３０に接続され、ドライブ回路３０から出力された信号によって駆動する。モータＭ１は、各スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６の駆動に基づいて、力行、回生または惰行などの状態で駆動される。
【０１６４】
制御回路５０は、インバータ１０およびコンバータ６０ａを統合制御する回路である。制御回路５０は、低電位差部ＬＥに過電圧が印加されないようにインバータ１０およびコンバータ６０ａを制御する。制御回路５０を用いたインバータ１０およびコンバータ６０ａの制御のしかたについては後述する。
【０１６５】
ここで、車両駆動装置５Ａの低電圧系の配線系統（低電位差部ＬＥ）が規格上限電圧を超える可能性を低減するための車両駆動装置５Ａの構造について、図１５を参照しながら説明する。
【０１６６】
図１５は、車両駆動装置５Ａの筐体９０を示す概略図である。図１５に示すように、筐体９０は、開口９１ａを有する凹状の筐体本体９１と、開口９１ａを塞ぐ蓋部９２とを有している。筐体９０は、金属などの導電性を有する材料によって形成され、接地されている。蓋部９２は、例えば、専用工具および専用締結部材を用いて筐体本体９１に対して開閉または着脱可能である。
【０１６７】
この車両駆動装置５Ａでは、高電位差部ＨＥを構成するコンバータ６０ａ、インバータ１０およびモータＭ１が筐体９０内に収納されている。一方、低電位差部ＬＥは、筐体９０の外に配置されている。この車両駆動装置５Ａによれば、低電圧規格の電圧を超える高電位差部ＨＥが、接地された筐体９０の内部に配置される構造となっている。これにより、高電圧系の配線が、万一、筐体９０に接触しても、筐体９０は接地電位であるため、車両駆動装置５Ａの低電圧系の配線系統（低電位差部ＬＥ）が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。したがって、整備中などに１回の誤動作（１フェール）で規格以上の電位に接触してしまう可能性を低減できる。なお、筐体９０内には、前述したディファレンシャルギア９３および変速機９４が収納されていてもよい。コンバータ６０ａ、インバータ１０およびモータＭ１のそれぞれは、１つの筐体９０内に仕切りを介して配置されていてもよい。筐体９０は１つに限られず、コンバータ６０ａ、インバータ１０およびモータＭ１のそれぞれが、別々の筐体に収納されていてもよい。
【０１６８】
また、筐体９０には、インターロック用の検出器９６が設けられている。検出器９６は、制御回路５０に接続され、筐体本体９１から蓋部９２が開いたこと、すなわち開口９１ａが塞がれていないことを検出して制御回路５０に出力する。検出器９６は、例えば、機械式、電気式、磁気式のスイッチであってもよいし、コネクタであってもよい。制御回路５０は、開口９１ａが塞がれていないことを検出した場合に、コンバータ６０ａ、インバータ１０およびモータＭ１の作動を停止させる。これにより、車両駆動装置５Ａの低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【０１６９】
また、本実施の形態の車両駆動装置５Ａは、車両駆動システム６の低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減するために、制御回路５０を用いてインバータ１０およびコンバータ６０ａを以下のように制御している。
【０１７０】
例えば、インバータ１０において、モータＭ１の弱め界磁制御を行えなくなるような不具合が発生することにより、低電位差部ＬＥが規格上限電圧を超えることがある。
【０１７１】
そこでこの車両駆動装置５Ａでは、図１２に示すように、駆動用電池Ｂ１の正極７１とコンバータ６０ａとを結ぶ配線８６上に電圧監視点Ｐｖ１が設けられている。電圧監視点Ｐｖ１は、コンバータ６０ａの駆動用電池Ｂ１側の電圧を監視するための計測点である。電圧監視点Ｐｖ１は、引き出し配線を介して制御回路５０の電圧検出ポートに接続され、制御回路５０は、電圧監視点Ｐｖ１の電圧を計測する。
【０１７２】
制御回路５０は、電圧監視点Ｐｖ１の電圧が所定の電圧を超えた場合に、コンバータ６０ａのハイサイドのスイッチ素子Ｓ６１ａ、および、ローサイドのスイッチ素子Ｓ６２ａを同時に開放するように制御する。これにより、モータＭ１のコイル間から誘起される高電圧が低電位差部ＬＥ（駆動用電池側）に印加されることを抑制できる。所定の電圧とは、駆動用電池Ｂ１の電圧以上、かつ、６０Ｖの電圧以下から選択される電圧であり、本実施の形態では、所定の電圧は６０Ｖに設定されている。
【０１７３】
また、ハイサイドのスイッチ素子Ｓ６１ａ、および、ローサイドのスイッチ素子Ｓ６２ａを同時に開放するように制御しても、例えば、コンバータ６０ａのハイサイドのスイッチ素子Ｓ６１ａにショート故障が発生していると、電圧監視点Ｐｖ１の電圧が所定の電圧を超え続ける。この場合、モータＭ１が高回転するときに発生する誘起電圧がインバータ１０およびスイッチ素子Ｓ６１ａを通って、低電位差部ＬＥに印加され、規格上限電圧を超え続けることになる。
【０１７４】
そこで、制御回路５０は、電圧監視点Ｐｖ１の電圧が所定の電圧を超え続けた場合に、モータＭ１の３相が短絡されるようにインバータ１０を制御する。このようにして３相短絡制御を実行することで、モータＭ１のコイル間から誘起される電圧をゼロにし、低電位差部ＬＥに高電圧が印加されることを抑制できる。
【０１７５】
また、３相短絡を実行しても電圧監視点Ｐｖ１における電圧上昇が続く場合は、制御回路５０は、以下に示す安全策を実行してもよい。具体的には、インバータ１０の３相短絡回路による３相短絡制御が実行されているにもかかわらず、駆動用電池Ｂ１とコンバータ６０ａとを結ぶ配線８６上の電圧が所定の電圧を超えた場合に、制御回路５０は、リレー７５を開放し、かつ、コンバータ６０ａのハイサイドに位置するスイッチ素子Ｓ６１ａおよびローサイドに位置するスイッチ素子Ｓ６２ａのそれぞれを短絡させる。このように、駆動用電池Ｂ１の給電を停止し、コンバータ６０ａが備えるスイッチ素子Ｓ６１ａ、Ｓ６２ａのそれぞれを短絡させることで、例えば３相短絡回路が故障していた場合であっても、低電位差部ＬＥに高電圧が印加されることを抑制することができる。なお、３相短絡制御については後述する。
【０１７６】
また、この車両駆動装置５Ａでは、コンバータ６０ａを用いて、駆動用電池Ｂ１から出力された電圧を昇圧してインバータ１０およびモータＭ１に供給している。これにより、以下に示す効果を有している。
【０１７７】
図１６は、永久磁石モータＭ１の回転数、トルクおよび起電圧の関係を示す図である。図１６の（ａ）には、電圧が昇圧されずに低電圧のままでモータＭ１が駆動された例が示され、図１６の（ｂ）には、電圧が昇圧され高電圧でモータＭ１が駆動された例が示されている。
【０１７８】
図１６の（ａ）の例では、モータＭ１の最大トルク（１００Ｎ・ｍ）が回転数Ｎ１までしか維持されていないのに対し、図１６の（ｂ）の例では、最大トルクが回転数Ｎ１よりも高い回転数Ｎ２まで維持されている。このように、駆動用電池Ｂ１から出力された電圧を昇圧することで、電圧を昇圧していない場合に比べて、最大トルクを維持できる回転数の適用範囲を広げることができる。
【０１７９】
また、図１６の（ａ）には、モータＭ１の回転が回転数Ｎ１のときに弱め界磁制御を開始することが示されているのに対し、図１６の（ｂ）では、回転数Ｎ２よりも高い回転数Ｎ３のときに弱め界磁制御を開始することが示されている。このように、駆動用電池Ｂ１から出力された電圧を昇圧することで、電圧を昇圧していない場合に比べて、弱め界磁制御を開始すべき回転数を高くすることができる。これにより、弱め界磁制御の開始によって生じるモータＭ１の損失を低減し、また、モータＭ１の出力（トルク×回転数）を増加させることができる。
【０１８０】
［２−３．車両駆動装置の３相短絡制御に関する説明］
次に、車両駆動装置５Ａにて実行される３相短絡制御について、図１７を参照しながら説明する。
【０１８１】
図１７は、インバータ１０の詳細を示す回路図である。図１７に示すように、インバータ１０は、３相ブリッジ回路４０とドライブ回路３０と駆動制御回路２０とを備えている。３相ブリッジ回路４０は、図１４を用いて説明したとおりであり、ここではドライブ回路３０および駆動制御回路２０について説明する。
【０１８２】
ドライブ回路３０は、３相ＰＷＭ制御および３相短絡制御を実行するため、３相ブリッジ回路４０のスイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６を駆動する回路である。ドライブ回路３０の入力側は駆動制御回路２０に接続され、出力側は３相ブリッジ回路４０に接続されている。
【０１８３】
ドライブ回路３０は、切替回路３１と、バッファ回路３２と、３相短絡回路３３と、ＯＲ回路３４とを備える。また、ドライブ回路３０は、チェック用端子３６と異常受付端子３９とを備える。
【０１８４】
異常受付端子３９は、インバータ１０の異常状態を告げる異常信号ｓ２を受け付ける端子である。この異常信号ｓ２は、後述する異常検出部２９からドライブ回路３０に出力される。
【０１８５】
チェック用端子３６は、３相短絡回路３３による３相短絡制御を実行するためのアクティブチェック信号ｓ１を受け付ける端子である。このアクティブチェック信号ｓ１は、駆動制御回路２０からドライブ回路３０に出力される。以下において、３相短絡回路３３による３相短絡制御を試行し、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することをアクティブチェックと呼ぶ。アクティブチェックを行うことで、３相短絡回路３３の故障有無を診断することができる。
【０１８６】
チェック用端子３６および異常受付端子３９に入力されたそれぞれの信号は、ＯＲ回路３４に入力される。ＯＲ回路３４は、チェック用端子３６および異常受付端子３９の少なくとも一方の端子が信号を受け付けている場合に、３相短絡回路３３に信号を出力する。３相短絡回路３３は、ＯＲ回路３４から出力された信号に基づいて駆動する。すなわち３相短絡回路３３は、異常検出およびアクティブチェックのそれぞれの入力信号に基づいて駆動する。
【０１８７】
３相短絡回路３３は、モータＭ１の３相のそれぞれを短絡するために用いられる回路である。具体的には、３相短絡回路３３は、ＯＲ回路３４から出力された信号および制御回路５０から出力された３相短絡指令に基づいて３相ブリッジ回路４０の上側アーム群のスイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４３および下側アーム群のスイッチ素子Ｓ４４〜Ｓ４６のうち、一方のアーム群の各スイッチ素子を短絡し、他方のアーム群の各スイッチ素子を開放する。このようにしてモータＭ１の３相のそれぞれを短絡することで、モータＭ１の巻線コイル間から誘起される電圧を０にすることができる。これにより、例えば電圧監視点Ｐｖ１または３相ブリッジ回路４０に過電圧が検出された場合に、３相短絡回路３３を働かせて３相短絡制御を行い、低電位差部ＬＥおよび３相ブリッジ回路４０にかかる過電圧を低減することができる。
【０１８８】
切替回路３１は、３相ブリッジ回路４０を、後述する駆動信号演算部２３から出力された駆動信号に基づいて駆動するか、あるいは、３相短絡回路３３から出力された信号を用いて駆動するかを切り替える回路である。なお、駆動信号演算部２３から出力される駆動信号は、３相ブリッジ回路４０を３相ＰＷＭ制御する信号などの各種信号が含まれる。切替回路３１による切り替えは、例えばハードロジック回路によって実現されている。切替回路３１は、ドライブ回路３０がチェック用端子３６を介してアクティブチェック信号ｓ１を受け付けた場合に、モータＭ１にて実行されているスイッチング制御等を３相短絡回路３３による３相短絡制御に切り替える。また、切替回路３１は、制御回路５０から出力された３相短絡指令を受け付けた場合に、モータＭ１にて実行されているスイッチング制御等を３相短絡回路３３による３相短絡制御に切り替える。
【０１８９】
バッファ回路３２は、各スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６を駆動することができるように、３相ブリッジ回路４０に出力する出力信号を増幅する回路である。バッファ回路３２によって出力信号が増幅されることで、３相ブリッジ回路４０の駆動が可能となる。
【０１９０】
次に、駆動制御回路２０について、図１７を参照しながら説明する。
【０１９１】
駆動制御回路２０は、各種の演算等を行うマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサを動作させるためのプログラムまたは情報などを記憶するメモリ２４とによって構成される。
【０１９２】
図１７に示すように、駆動制御回路２０は、モータ制御信号取得部２１と、モータ制御信号演算部２２と、駆動信号演算部２３と、アクティブチェック指示部２６と、故障判断部２５と、３相短絡制御信号割り込み部２７とを備える。また、駆動制御回路２０は、異常検出部２９を備える。
【０１９３】
モータ制御信号取得部２１は、モータＭ１に流れる電流を検知する電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、および、モータＭ１の磁極位置を検出して回転位置を検知する回転位置センサＲＳなどの各種センサによって検知された情報を取得する。なお、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗは、モータＭ１のｕ相、ｖ相、ｗ相における電流値を検知するセンサである。また、モータ制御信号取得部２１は、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐに関する情報を取得する。また、モータ制御信号取得部２１は、駆動制御回路２０の外部、例えば車両１のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）から出力されたトルク指令などの制御指令情報を取得する。
【０１９４】
モータ制御信号演算部２２は、モータ制御信号取得部２１にて取得した上記情報に基づいて、演算によりトルク指令値を電流に換算し、モータＭ１を電流制御するための制御信号を出力する。例えば、モータ制御信号演算部２２は、車両駆動装置５Ａの駆動時におけるモータＭ１のトルクが、トルク指令情報に示された目標トルク（例えば車両１のアクセルペダルまたはブレーキペダルの操作量に応じたトルク）となるように、モータＭ１の電流制御のための制御信号を出力する。
【０１９５】
また、モータ制御信号演算部２２は、モータ制御信号取得部２１にて取得した上記情報を演算により変換して、アクティブチェックおよび故障判断を行うための制御信号を出力する。例えば、モータ制御信号演算部２２は、トルク指令などの制御指令情報を上記制御信号に変換して駆動信号演算部２３およびアクティブチェック指示部２６に出力する。また、モータ制御信号演算部２２は、モータＭ１に流れる電流、モータＭ１の磁極の回転位置、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐなどの情報を制御信号に変換して駆動信号演算部２３および故障判断部２５に出力する。
【０１９６】
アクティブチェック指示部２６は、アクティブチェック信号ｓ１をチェック用端子３６に出力する回路である。前述したようにアクティブチェックとは、３相短絡回路３３による３相短絡制御を試行し、３相短絡回路３３が３相短絡制御を実行できるか否かを確認することである。アクティブチェック指示部２６は、モータ制御信号演算部２２から出力された上記制御信号に基づいて、今のタイミングでアクティブチェックを行っても車両駆動装置５Ａの駆動に影響を与えないか否かを判断する。アクティブチェックの実行可否の判断は、定期的な時間間隔で実行される。なお、アクティブチェックをするか否かの判断は、アクティブチェック指示部２６に限られず、駆動制御回路２０に含まれる回路であればアクティブチェック指示部２６と異なる回路によって行われてもよい。
【０１９７】
例えば、アクティブチェック指示部２６は、モータＭ１が力行でない状態および回生でない状態のときにアクティブチェックを行うと判断し、モータＭ１が力行状態または回生状態であるときにアクティブチェックを行わないと判断する。モータＭ１が力行でない状態および回生でない状態とは、例えば、車両１の加減速が小さく、モータＭ１が惰行している状態に相当する。これらのアクティブチェックの実行可否の判断は、定期的な時間間隔で実行される。また、アクティブチェック指示部２６は、アクティブチェック信号ｓ１を出力すると同時に、アクティブチェック中であることを示すビジー信号を故障判断部２５に出力する。
【０１９８】
故障判断部２５は、３相短絡回路３３の故障有無を判断する回路である。故障判断部２５は、３相短絡制御が実行された際の、モータＭ１の３相に流れる電流の変化、電流位相の変化、および、３相ブリッジ回路４０における直流電圧の変化の少なくとも１つの変化に関する情報を取得する。電流の変化は、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗによって検出した電流値に基づいて求めることができる。電流位相の変化は、例えば、モータＭ１のｄ軸電流とｑ軸電流に基づいて求めることができる。ｄ軸電流、ｑ軸電流は、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗによって検出した電流値、および、回転位置センサＲＳによって検出した磁極の回転位置に基づいて求めることができる。直流電圧の変化は、電源線Ｌｐにおける電圧Ｖｐを検出することで求めることができる。
【０１９９】
故障判断部２５は、取得した上記情報に基づいて３相短絡回路の故障有無を判断する。例えば、故障判断部２５は、電流が規定の範囲から外れた場合、電流位相が規定の範囲から外れた場合、および、直流電圧が規定の範囲から外れた場合のうち少なくとも１つの場合に、３相短絡回路３３が故障していると判断する。また、故障判断部２５は、３相短絡回路３３が故障していると判断した場合に、その故障情報を外部に報知する報知信号を出力する。
【０２００】
異常検出部２９は、インバータ１０に発生する過電圧などの異常を検出する回路である。ここでは、異常検出部２９は、電源線Ｌｐの断線などによる失陥、あるいは、スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳなどの故障により発生する過電圧を検出する回路であるとして説明する。異常検出部２９は、駆動用電池Ｂ１のプラス側であって、３相ブリッジ回路４０の電源線Ｌｐに接続されている。異常検出部２９が異常（ここでは過電圧）を検出すると、異常信号ｓ２が異常受付端子３９に出力される。これにより、３相短絡回路３３が３相短絡制御を行うので、３相ブリッジ回路４０の過電圧を抑制することができる。なお、ここで例示した、異常検出部２９の異常である過電圧は、例えば、駆動用電池Ｂ１のプラス側配線の外れ、断線などによって発生しうる。また、異常検出部２９とドライブ回路３０（３相短絡回路３３を含む）は、いずれもハードウエアで構成されるので、異常検出部２９が異常を検出して３相短絡回路３３が３相短絡制御を行うまでの非常時の動作は、自動的に、かつ、迅速に行われる。また、異常検出部２９は、駆動制御回路２０内に設けられている必要はなく、駆動制御回路２０の外に設けられていてもよい。また、異常検出部２９は、過電圧を検出する構成に限定されるものではなく、電流センサＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ、回転位置センサＲＳなどの出力異常（所定の出力電圧範囲を超えるなど）を直接検出するような構成を備えていてもよい。
【０２０１】
駆動信号演算部２３は、モータ制御信号演算部２２から出力された制御信号に基づいて、モータＭ１を駆動するために必要な駆動信号を演算し、この駆動信号をドライブ回路３０に出力する。駆動信号演算部２３は、車両駆動装置５Ａが通常運行している際は、３相ＰＷＭ制御を行うための駆動信号を出力する。
【０２０２】
また、駆動信号演算部２３は、インバータ１０の異常が検出された場合、かつ、故障判断部２５によって３相短絡回路３３が故障していると判断された場合に、メモリ２４に格納されたプログラムによって３相短絡制御を行うための駆動信号を出力する。
【０２０３】
このプログラムによる３相短絡制御は、３相短絡制御信号割り込み部２７によって実行される。具体的には、３相短絡制御信号割り込み部２７は、故障判断部２５から３相短絡回路３３が故障しているという故障情報を受け取り、かつ、インバータ１０の異常が検出された場合に駆動信号演算部２３に対し、３相短絡を実行するための割り込み信号を出力する。駆動信号演算部２３は、割り込み信号を受けることで、３相ＰＷＭ制御の駆動信号を３相短絡制御の駆動信号に変更してドライブ回路３０に出力する。
【０２０４】
このように、駆動制御回路２０は、３相ＰＷＭ制御および３相短絡制御を実行するための駆動信号をドライブ回路３０に出力する。ドライブ回路３０では、駆動制御回路２０から出力された駆動信号、および、３相短絡回路３３から出力された信号のうちのいずれかの信号を選択し、３相ブリッジ回路４０に出力する。３相ブリッジ回路４０は、ドライブ回路３０から出力された信号に基づいて、モータＭ１を駆動する。
【０２０５】
［２−４．車両駆動装置の動作］
次に、車両駆動装置５Ａの動作について、図１８を参照しながら説明する。なおこの例では、電圧監視点Ｐｖ１の電圧が所定の電圧を超えた場合に、モータＭ１の３相が短絡されるようにインバータ１０を制御する場面について説明する。
【０２０６】
図１８は、車両駆動装置５Ａの動作を示すフローチャートである。
【０２０７】
まず、制御回路５０は、コンバータ６０ａの駆動用電池Ｂ１側の電圧Ｖ１を読み込む（ステップＳ１０）。電圧Ｖ１は、図１２に示す電圧監視点Ｐｖ１から取得することができる。
【０２０８】
次に制御回路５０は、読み込んだ電圧Ｖ１が所定電圧よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２０）。所定の電圧は、駆動用電池Ｂ１の電圧以上、かつ、６０Ｖの電圧以下から選択される電圧であり、本実施の形態では６０Ｖに設定されている。ここでコンバータ６０ａの駆動用電池Ｂ１側の電圧Ｖ１が所定電圧よりも大きくないと判断された場合（Ｓ２０にてＮｏ）、車両駆動システム６の高電位差部ＨＥに過電圧が発生していないことになるので、ステップＳ１０に戻って電圧Ｖ１の読み込みを続ける。
【０２０９】
一方、電圧Ｖ１が所定電圧よりも大きいと判断された場合（Ｓ２０にてＹｅｓ）、車両駆動システム６の高電位差部ＨＥに過電圧が発生していることになるので、次のステップに進み、車両駆動装置５Ａは３相短絡制御を実行する（ステップＳ３０）。具体的には、制御回路５０は、インバータ１０に３相短絡を実行させるための３相短絡指令を出力する。インバータ１０は、この３相短絡指令を受け付けることで３相短絡回路３３による３相短絡制御を実行する。なお、前述した故障判断部２５によって３相短絡回路３３が故障していると既に判断されている場合は、メモリ２４に格納されたプログラムによって３相短絡制御が実行される。この場合、制御回路５０は、駆動制御回路２０に対し、３相短絡制御を指示する。
【０２１０】
次に、制御回路５０は、上位ＥＣＵに異常信号を出力する（ステップＳ４０）。これにより、車両駆動装置５Ａは、車両駆動システム６の高電位差部ＨＥに発生している電圧異常に対し、３相短絡制御によって対処していることを報知することができる。この車両駆動装置５Ａでは、ステップＳ１０〜Ｓ４０を繰り返し実行することで、車両駆動装置５Ａの低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【０２１１】
なお、図１８の動作は、制御回路５０におけるソフトウエアにより実行されるが、図１８の動作に相当する論理回路により、ハードウエアで実施されるようにしてもよい。この場合は、ソフトウエアによる場合よりも早く３相短絡制御を実行することができる。
【０２１２】
また、図１８の動作では、電圧監視点Ｐｖ１の電圧が所定の電圧を超えた場合に、３相短絡制御を行う例を示したが、これに限定されるものではない。すなわち、電圧監視点Ｐｖ１の電圧が所定の電圧を超え、かつ、コンバータ６０ａが正常な場合は、制御回路５０は、電圧監視点Ｐｖ１の電圧が所定の電圧になるようにコンバータ６０ａを制御してもよい。このような制御により、高電位差部ＨＥが過電圧に至っても、低電圧系の配線系統（低電位差部ＬＥ）が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【０２１３】
［２−５．実施の形態２の変形例１］
次に、実施の形態２の変形例１における車両駆動装置５Ａについて説明する。
【０２１４】
図１９は、変形例１による車両駆動装置５Ａの筐体を示す概略図である。図１９に示すように、変形例１の車両駆動装置５Ａでは、高電位差部ＨＥを構成するコンバータ６０ａおよびインバータ１０が筐体９０内に収納され、高電位差部ＨＥを構成するモータＭ１が、筐体９０とは異なる筐体９０ａ内に収納されている。インバータ１０とモータＭ１とは、２重絶縁ケーブル８８によって接続されている。
【０２１５】
変形例１の車両駆動装置５Ａにおいても、低電圧規格の電圧を超える高電位差部ＨＥが、接地された筐体９０および９０ａの内部に配置される構造となっており、車両駆動装置５Ａの低電圧系の配線系統が規格上限電圧を超える可能性を低減することができる。
【０２１６】
［２−６．実施の形態２の変形例２］
次に、実施の形態２の変形例２における車両駆動装置５Ａについて説明する。
【０２１７】
変形例２の車両駆動装置５Ａでは、制御回路５０が、モータＭ１の回転数に応じて、モータＭ１の駆動をＰＷＭ制御またはＰＡＭ制御するように、コンバータ６０ａおよびインバータ１０を協調制御する。具体的に制御回路５０は、モータＭ１の回転が回転数Ｎ３（図１６の（ｂ）参照）以下のときにコンバータ６０ａによる昇圧は行わず、インバータ１０によるＰＷＭ制御でモータＭ１の駆動を制御する。それに対し制御回路５０は、モータＭ１の回転数が回転数Ｎ３よりも高いときに、コンバータ６０ａによる昇圧を行うとともに、コンバータ６０ａによるＰＡＭ制御を実行しモータＭ１の駆動を制御する。車両駆動装置５Ａでは、ＰＡＭ制御が実行されている際にＰＷＭ制御によるスイッチング動作が行われないので、スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ４６にて発生するスイッチング損失を低減することができる。これにより、モータＭ１の低回転から高回転にわたり車両駆動装置５Ａを高効率で駆動することができる。なお、ＰＷＭ制御およびＰＡＭ制御の切替点である回転数Ｎ３は、モータＭ１にて発生する誘起電圧の大きさによって適宜決定すればよい。
【０２１８】
以上、実施の形態２および変形例１、２について説明した。ただし以上の実施の形態２等は、本質的に好ましい例示であって、この発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０２１９】
以上説明したように、この開示は、低電圧の駆動用電池を用いる車両駆動装置として有用である。
【符号の説明】
【０２２０】
１    車両
２    駆動輪
５、５Ａ  車両駆動装置
６    車両駆動システム
１０  インバータ
１１、１２  端子
２０  駆動制御回路
２１  モータ制御信号取得部
２２  モータ制御信号演算部
２３  駆動信号演算部
２４  メモリ
２５  故障判断部
２６  アクティブチェック指示部
２７  ３相短絡制御信号割り込み部
２９  異常検出部
３０  ドライブ回路
３１  切替回路
３２  バッファ回路
３３  ３相短絡回路
３４  ＯＲ回路
３６  チェック用端子
３９  異常受付端子
４０  ３相ブリッジ回路
５０  制御回路
６０、６０ａ  ＤＣＤＣコンバータ
６１、６２、６３、６４、６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ  端子
７１  正極
７２  負極
７５  リレー
７６  制御回路
８１、８２  端子
８６、８７  配線
８８  ２重絶縁ケーブル
９０、９０ａ  筐体
９１  筐体本体
９１ａ  開口
９２  蓋部
９３  ディファレンシャルギア
９４  変速機
９６  検出器
Ｂ１  駆動用電池
Ｃ４１、Ｃ６１、Ｃ６２、Ｃ６０ａ  コンデンサ
ＣＳｕ、ＣＳｖ、ＣＳｗ  電流センサ
ＥＧ  内燃機関
ＨＥ  高電位差部
ＬＥ  低電位差部
Ｌ６０、Ｌ６０ａ  インダクタ
Ｌｐ  電源線
Ｌｇ  接地線
Ｍ１  永久磁石モータ
Ｐｖ１  電圧監視点
ＲＳ  回転位置センサ
Ｓ４１〜Ｓ４６、Ｓ６１、Ｓ６２、Ｓ６１ａ、Ｓ６２ａ  スイッチ素子
ｓ１  アクティブチェック信号
ｓ２  異常信号
Ｔｚ６０  ツェナーダイオード
Ｖｇ、Ｖｐ  電圧
【図１】
2020137401.tif 000003
【図２】
2020137401.tif 000004
【図３】
2020137401.tif 000005
【図４】
2020137401.tif 000006
【図５】
2020137401.tif 000007
【図６】
2020137401.tif 000008
【図７】
2020137401.tif 000009
【図８】
2020137401.tif 000010
【図９】
2020137401.tif 000011
【図１０】
2020137401.tif 000012
【図１１】
2020137401.tif 000013
【図１２】
2020137401.tif 000014
【図１３】
2020137401.tif 000015
【図１４】
2020137401.tif 000016
【図１５】
2020137401.tif 000017
【図１６】
2020137401.tif 000018
【図１７】
2020137401.tif 000019
【図１８】
2020137401.tif 000020
【図１９】
2020137401.tif 000021