(57)【要約】【課題】過電圧を抑制する機能を向上させることのできる回転電機システムを提供する。【解決手段】回転電機システム（１０）は、第１ユニット（１６）と、回転電機に電気的に接続された補機（１４、１５）と、第２ユニット（Ｕ）と、を含む。第１ユニットは、回転電機（２１）と、回転電機が出力する出力電圧を検出する第１検出部（２６）と、回転電機による発電を制御する発電制御を行う制御装置（２３）と、を含む。第２ユニットは、補機に入力される入力電圧を検出する第２検出部（３３、３４）を含み、制御装置による発電制御から独立した制御を行う。制御装置は、第１検出部により検出された出力電圧に基づいて発電制御を行い、第２検出部により検出された入力電圧が第１閾値を超えた場合に、回転電機の出力電圧を所定電圧よりも低下させる低下制御を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機（２１）と、前記回転電機が出力する出力電圧を検出する第１検出部（２６）と、前記回転電機による発電を制御する発電制御を行う制御装置（２３）と、を含む第１ユニット（１６、１１６）と、
前記回転電機に電気的に接続された補機（１４、１５）と、
前記補機に入力される入力電圧を検出する第２検出部（３３、３４）を含み、前記制御装置による前記発電制御から独立した制御を行う第２ユニット（Ｕ）と、
を含む回転電機システム（１０）であって、
前記制御装置は、前記第１検出部により検出された前記出力電圧に基づいて前記発電制御を行い、前記第２検出部により検出された前記入力電圧が第１閾値を超えた場合に、前記回転電機の前記出力電圧を所定電圧よりも低下させる低下制御を行う、回転電機システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１検出部により検出された前記出力電圧と、前記第２検出部により検出された前記入力電圧とに基づいて、電圧を検出する機能である検出機能が異常であると診断した場合に、前記検出機能の異常に対応する所定処理を行う、請求項１に記載の回転電機システム。
【請求項３】
前記第２検出部が前記入力電圧を検出する精度は、前記第１検出部が前記出力電圧を検出する精度よりも高い、請求項１又は２に記載の回転電機システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第１検出部により検出された前記出力電圧が、前記第１閾値よりも高い第２閾値を超えた場合に、前記回転電機による発電を停止させる停止制御を行う、請求項３に記載の回転電機システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記低下制御を行う機能である低下機能が異常であると診断した場合に、前記低下機能の異常に対応する所定処理を行う、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記第２ユニットと通信を行う機能である通信機能、又は前記制御装置が演算を行う機能である演算機能が異常であると診断した場合に、前記通信機能又は前記演算機能の異常に対応する所定処理を行う、請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転電機システム。
【請求項７】
前記第２ユニット（Ｕ）は、前記回転電機（２１）と前記補機（１４）とを接続及び遮断するスイッチ（３１）を含み、
前記制御装置は、前記回転電機と前記補機とが前記スイッチにより遮断されている状態では、前記第２検出部により検出された前記入力電圧が、前記第１閾値よりも高い第３閾値を超えたことを条件として前記低下制御を行う、請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転電機システム。
【請求項８】
前記第２ユニット（Ｕ）は、前記回転電機（２１）と前記補機（１４）とを接続及び遮断するスイッチ（３１）を含み、
前記制御装置は、前記回転電機と前記補機とが前記スイッチにより接続されていることをさらに条件として前記低下制御を行う、請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転電機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機と、回転電機の制御装置と、補機とを含む回転電機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の回転電機システムにおいて、回転電機を制御するＭＧ制御装置と、ＭＧ制御装置を制御するＥＣＵとを備える回転電機システムがある（特許文献１参照）。ＭＧ制御装置がバッテリ電圧を検出する電圧検出装置を備えるとともに、ＥＣＵもバッテリ電圧を検出している。そして、電圧検出装置により検出されたバッテリ電圧が所定値未満であっても、ＥＣＵが検出したバッテリ電圧が所定値以上である場合は、ＥＣＵはＭＧ制御装置に発電停止指示を出すとともに、ＭＧ制御装置への電力供給を停止させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３２３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の回転電機システムにおいては、ＭＧ制御装置の電圧検出装置とＥＣＵとによりバッテリ電圧を検出している。しかし、ＥＣＵによるバッテリ電圧の検出値が正常であったとしても、ＥＣＵによるＭＧ制御装置への発電指示が異常となるおそれがあり、回転電機の発電により過電圧が生じることを抑制できないおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、過電圧を抑制する機能を向上させることのできる回転電機システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の手段は、
回転電機（２１）と、前記回転電機が出力する出力電圧を検出する第１検出部（２６）と、前記回転電機による発電を制御する発電制御を行う制御装置（２３）と、を含む第１ユニット（１６、１１６）と、
前記回転電機に電気的に接続された補機（１４、１５）と、
前記補機に入力される入力電圧を検出する第２検出部（３３、３４）を含み、前記制御装置による前記発電制御から独立した制御を行う第２ユニット（Ｕ）と、
を含む回転電機システム（１０）であって、
前記制御装置は、前記第１検出部により検出された前記出力電圧に基づいて前記発電制御を行い、前記第２検出部により検出された前記入力電圧が第１閾値を超えた場合に、前記回転電機の前記出力電圧を所定電圧よりも低下させる低下制御を行う。
【０００７】
上記構成によれば、第１ユニットでは、回転電機が出力する出力電圧が第１検出部により検出され、回転電機による発電を制御する発電制御が制御装置により行われる。回転電機により発電された電力は、回転電機に電気的に接続された補機に供給される。第２ユニットでは、補機に入力される入力電圧が第２検出部により検出され、制御装置による発電制御から独立した制御が行われる。
【０００８】
ここで、制御装置は、第１検出部により検出された出力電圧に基づいて、上記発電制御を行う。このため、第１検出部により検出された出力電圧が正常であれば、回転電機により正常に発電が行われる。また、制御装置は、第２検出部により検出された入力電圧が第１閾値を超えた場合に、回転電機の出力電圧を所定電圧よりも低下させる低下制御を行う。このため、第１検出部により検出された出力電圧が異常であっても、第２検出部により検出された入力電圧に基づいて回転電機の出力電圧を低下させることができる。さらに、第２ユニットは、制御装置による発電制御から独立した制御を行うため、第２ユニットの制御に異常が生じたとしても発電制御に悪影響を及ぼすことを抑制した上で、第２検出部による検出電圧を過電圧抑制に利用することができる。
【０００９】
第２の手段では、前記制御装置は、前記第１検出部により検出された前記出力電圧と、前記第２検出部により検出された前記入力電圧とに基づいて、電圧を検出する機能である検出機能が異常であると診断した場合に、前記検出機能の異常に対応する所定処理を行う。
【００１０】
上記構成によれば、制御装置は、上記低下制御を行う前提として、第１検出部により検出された出力電圧と、第２検出部により検出された前記入力電圧とに基づいて、電圧を検出する機能である検出機能を診断することができる。そして、制御装置は、検出機能が異常であると診断した場合に、検出機能の異常に対応する所定処理を行う。このため、検出機能が異常である場合に、対策がなされないまま回転電機システムが使用されることを抑制することができる。さらに、過電圧が生じた場合に、適切な制御が行われなくなることを抑制することができる。なお、検出機能の異常に対応する所定処理は、検出機能の異常を報知する処理や上記低下制御等を含む。
【００１１】
第３の手段では、前記第２検出部が前記入力電圧を検出する精度は、前記第１検出部が前記出力電圧を検出する精度よりも高い。
【００１２】
上記構成によれば、電圧の検出精度が高い第２検出部により検出された入力電圧に基づいて、上記低下制御を行うことができる。その結果、過電圧を抑制する精度を向上させることができるため、回転電機に電気的に接続された部品の耐電圧を低下させたり、部品の体格を小さくしたりすることができる。
【００１３】
第４の手段では、前記制御装置は、前記第１検出部により検出された前記出力電圧が、前記第１閾値よりも高い第２閾値を超えた場合に、前記回転電機による発電を停止させる停止制御を行う。
【００１４】
上記構成によれば、制御装置は、第１検出部により検出された出力電圧が第２閾値を超えた場合に、回転電機による発電を停止させる停止制御を行う。ここで、第２閾値は、第１閾値よりも高く設定されている。このため、第１検出部が出力電圧を検出する精度が、第２検出部が入力電圧を検出する精度よりも低くても、上記停止制御が過剰に行われることを抑制することができる。
【００１５】
第５の手段では、前記制御装置は、前記低下制御を行う機能である低下機能が異常であると診断した場合に、前記低下機能の異常に対応する所定処理を行う。
【００１６】
上記構成によれば、制御装置は、上記低下制御を行う前提として、低下制御を行う機能である低下機能を診断することができる。そして、制御装置は、低下機能が異常であると診断した場合に、低下機能の異常に対応する所定処理を行う。このため、低下機能が異常である場合に、対策がなされないまま回転電機システムが使用されることを抑制することができる。さらに、過電圧が生じた場合に、低下制御が適切に行われなくなることを抑制することができる。なお、低下機能の異常に対応する所定処理は、低下機能の異常を報知する処理等を含む。
【００１７】
第６の手段では、前記制御装置は、前記第２ユニットと通信を行う機能である通信機能、又は前記制御装置が演算を行う機能である演算機能が異常であると診断した場合に、前記通信機能又は前記演算機能の異常に対応する所定処理を行う。
【００１８】
上記構成によれば、制御装置は、上記低下制御を行う前提として、第２ユニットと通信を行う機能である通信機能、及び制御装置が演算を行う機能である演算機能を診断することができる。そして、制御装置は、通信機能又は演算機能が異常であると診断した場合に、通信機能又は演算機能の異常に対応する所定処理を行う。このため、通信機能又は演算機能が異常である場合に、対策がなされないまま回転電機システムが使用されることを抑制することができる。さらに、過電圧が生じた場合に、適切な制御が行われなくなることを抑制することができる。なお、通信機能又は演算機能の異常に対応する所定処理は、通信機能又は演算機能の異常を報知する処理や上記低下制御等を含む。
【００１９】
回転電機と補機とがスイッチにより遮断されている状態では、回転電機により補機に過電圧が印加されるおそれがない。この場合、回転電機により発電された電力を無駄なく利用することが望ましい。
【００２０】
この点、第７の手段では、前記第２ユニットは、前記回転電機と前記補機とを接続及び遮断するスイッチを含み、前記制御装置は、前記回転電機と前記補機とが前記スイッチにより遮断されている状態では、前記第２検出部により検出された前記入力電圧が、前記第１閾値よりも高い第３閾値を超えたことを条件として前記低下制御を行う。したがって、第２検出部により検出された入力電圧が、第１閾値よりも高い第３閾値を超えるまで低下制御を行わないようにすることができ、回転電機により発電された電力を有効利用し易くなる。
【００２１】
また、第８の手段では、前記第２ユニットは、前記回転電機と前記補機とを接続及び遮断するスイッチを含み、前記制御装置は、前記回転電機と前記補機とが前記スイッチにより接続されていることをさらに条件として前記低下制御を行う。こうした構成によれば、回転電機と補機とがスイッチにより接続されていない場合は、簡易的に低下制御を行わないようにすることができ、回転電機により発電された電力を有効利用し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】回転電機システムを示す電気回路図。
【図２】回転電機ユニットの電気的構成を示す電気回路図。
【図３】過電圧防止制御の手順を示すフローチャート。
【図４】過電圧防止制御の態様を示すタイムチャート。
【図５】第５実施形態の回転電機システムを示す電気回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１実施形態）
以下、車両に搭載された回転電機システムに具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１に示すように、回転電機システム１０は、回転電機ユニット１６、電池ユニットＵ、電気負荷１４，１５、鉛蓄電池１１等を備えている。
【００２５】
回転電機システム１０は、第１蓄電部としての鉛蓄電池１１と第２蓄電部としてのリチウムイオン蓄電池１２とを有する２電源システムである。回転電機システム１０では、回転電機ユニット１６に対して並列に、鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２、及び電気負荷１４，１５が接続されている。各蓄電池１１，１２からは、スタータ１３や、各種の電気負荷１４，１５、回転電機ユニット１６への給電が可能となっている。また、各蓄電池１１，１２に対しては、回転電機ユニット１６による充電が可能となっている。
【００２６】
鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、リチウムイオン蓄電池１２は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池１１，１２の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。
【００２７】
図示による具体的な説明は割愛するが、リチウムイオン蓄電池１２は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットＵとして構成されている。電池ユニットＵは、出力端子Ｐ１〜Ｐ４を有している。出力端子Ｐ１に鉛蓄電池１１とスタータ１３と電気負荷１４とが接続され、出力端子Ｐ２に回転電機ユニット１６が接続され、出力端子Ｐ４に電気負荷１５が接続されている。鉛蓄電池１１及びスタータ１３はヒューズ１７を介して出力端子Ｐ１に接続されている。
【００２８】
各電気負荷１４，１５は、各蓄電池１１，１２から供給される供給電力の電圧について要求が相違するものである。このうち電気負荷１４には、供給電力の電圧が一定又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。これに対し、電気負荷１５は、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷である。電気負荷１４は被保護負荷とも言える。また、電気負荷１４は電源失陥が許容されない負荷であり、電気負荷１５は、電気負荷１４に比べて電源失陥が許容される負荷であるとも言える。
【００２９】
定電圧要求負荷である電気負荷１４の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンＥＣＵ等の各種ＥＣＵが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が実現可能となっている。電気負荷１４（補機）として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。また、電気負荷１５の具体例としては、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。
【００３０】
回転電機ユニット１６（第１ユニット）は、３相交流モータとしての回転電機２１と、電力変換装置としてのインバータ２２と、回転電機２１の作動を制御する回転電機ＥＣＵ２３とを備えている。回転電機ユニット１６は、モータ機能付き発電機であり、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。
【００３１】
ここで、回転電機ユニット１６の電気的構成について図２を用いて説明する。回転電機２１は、３相電機子巻線としてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗと、界磁巻線２５とを備えている。回転電機２１の回転軸は、図示しないエンジン出力軸に対してベルトにより駆動連結されている。エンジン出力軸の回転によって回転電機２１の回転軸が回転する一方、回転電機２１の回転軸の回転によってエンジン出力軸が回転する。すなわち、回転電機ユニット１６は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えている。
【００３２】
インバータ２２は、各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗから出力される交流電圧を直流電圧に変換して電池ユニットＵに対して出力する。また、インバータ２２は、電池ユニットＵから入力される直流電圧を交流電圧に変換して各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗへ出力する。インバータ２２は、相巻線の相数と同数の上下アームを有するブリッジ回路であり、３相全波整流回路を構成している。また、インバータ２２は、回転電機２１に供給される電力を調節することで回転電機２１を駆動する駆動回路を構成している。
【００３３】
インバータ２２は、相ごとに上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎを備えている。本実施形態では、各スイッチＳｐ，Ｓｎとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、例えばＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。上アームスイッチＳｐには、上アームダイオードＤｐが逆並列に接続され、下アームスイッチＳｎには、下アームダイオードＤｎが逆並列に接続されている。本実施形態では、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとして、各スイッチＳｐ，Ｓｎのボディダイオードを用いている。なお、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとしては、ボディダイオードに限らず、例えば各スイッチＳｐ，Ｓｎとは別部品のダイオードであってもよい。
【００３４】
各相におけるスイッチＳｐ，Ｓｎの直列接続体の中間接続点は、各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗの一端にそれぞれ接続されている。また、インバータ２２の高圧側経路と低圧側経路との間には、インバータ２２の入出力の電圧を検出する電圧センサ２６（第１検出部）が設けられている。インバータ２２の入出力の電圧（回転電機２１が出力する出力電圧）は、以下「ＩＳＧ電圧」ということがある。その他、回転電機ユニット１６には、各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗを流れる電流を検出する電流センサ２７と、界磁巻線２５に流れる電流を検出する電流センサ２８と、回転電機ＥＣＵ２３の温度を検出する温度センサ２９とが設けられている。なお、電流センサ２７は、インバータ２２と各相巻線との間に設けられていてもよいし、下アームスイッチＳｎとグランドラインとの間に相ごとに設けられていてもよい。上記各センサ２６〜２９の検出信号は回転電機ＥＣＵ２３に適宜入力される。また、図示は略すが、回転電機２１には、回転子の角度情報を検出する回転角度センサが設けられ、インバータ２２には、その回転角度センサからの信号を処理する信号処理回路が設けられている。回転電機ＥＣＵ２３は、回転角度センサにより検出された角度情報に基づいて、回転電機２１の回転速度を検出する。
【００３５】
回転電機ＥＣＵ２３（制御装置）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。回転電機ＥＣＵ２３は、電圧センサ２６により検出された電圧（出力電圧）に基づいて、その内部の図示しないＩＣレギュレータにより、界磁巻線２５に流す界磁電流（電流）を調整する。これにより、回転電機ユニット１６の発電電圧（電池ユニットＵに対する出力電圧）が制御（発電制御）される。また、回転電機ＥＣＵ２３は、車両の走行開始後にインバータ２２を制御して回転電機２１を駆動させて、エンジン４２の駆動力をアシストする。回転電機２１は、エンジン始動時にクランク軸に初期回転を付与することが可能であり、エンジン始動装置としての機能も有している。なお、図１において、回転電機ＥＣＵ２３に鉛蓄電池１１が接続されているとよい。
【００３６】
次に、電池ユニットＵにおける電気的構成を説明する。図１に示すように、電池ユニットＵには、ユニット内電気経路（通電経路）として、各出力端子Ｐ１，Ｐ２を繋ぐ電気経路Ｌ１と、電気経路Ｌ１上の点Ｎ１とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ電気経路Ｌ２とが設けられている。このうち電気経路Ｌ１にスイッチ３１が設けられ、電気経路Ｌ２にスイッチ３２が設けられている。なお、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを接続する電気経路で言えば、回転電機ユニット１６との接続点Ｎ１よりも鉛蓄電池１１の側にスイッチ３１が設けられ、接続点Ｎ１よりもリチウムイオン蓄電池１２の側にスイッチ３２が設けられている。
【００３７】
これら各スイッチ３１，３２は、例えば２×ｎ個のＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチング素子）を備え、その２つ一組のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。この寄生ダイオードによって、各スイッチ３１，３２をオフ状態とした場合にそのスイッチが設けられた経路に流れる電流が完全に遮断される。なお、スイッチ３１，３２として、ＭＯＳＦＥＴに代えて、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタ等を用いることも可能である。
【００３８】
電気経路Ｌ１においてスイッチ３１よりも出力端子Ｐ１側には電圧センサ３３が設けられ、スイッチ３１よりも出力端子Ｐ２側には電圧センサ３４が設けられている。電圧センサ３３（第２検出部）により、出力端子Ｐ１の端子電圧が検出される。出力端子Ｐ１の端子電圧（電気負荷１４に入力される入力電圧）は、リチウムイオン蓄電池１２を含む電池ユニットＵにより検出された電圧であるため、以下、「ＬｉＢ電圧」ということがある。電圧センサ３４により、出力端子Ｐ２の端子電圧が検出される。ここで、電圧センサ３３，３４が検出可能な電圧レンジの上限は、上記電圧センサ２６が検出可能な電圧レンジの上限よりも低い。そして、電圧センサ３３，３４が電圧を検出する精度は、電圧センサ２６が電圧を検出する精度よりも高い。
【００３９】
また、電池ユニットＵには、スイッチ３１を迂回するバイパス経路Ｌ３が設けられている。バイパス経路Ｌ３は、出力端子Ｐ３と電気経路Ｌ１上の点Ｎ１とを接続するようにして設けられている。出力端子Ｐ３はヒューズ３５を介して鉛蓄電池１１に接続されている。バイパス経路Ｌ３によって、スイッチ３１を介さずに、鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット１６との接続が可能となっている。バイパス経路Ｌ３には、例えば常閉式の機械式リレーからなるバイパススイッチ３６が設けられている。バイパススイッチ３６を閉鎖することで、スイッチ３１がオフ（開放）されていても鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット１６とが電気的に接続される。電気負荷１５はヒューズ３８を介して出力端子Ｐ４に接続されており、出力端子Ｐ４はスイッチ３９を介して出力端子Ｐ２及び点Ｎ１に接続されている。スイッチ３９は、スイッチ３１，３２と同様のスイッチである。ここで、ヒューズ３５の容量Ａ１よりもヒューズ３８の容量Ａ２が大きく、ヒューズ３８の容量Ａ２よりもヒューズ１７の容量Ａ３が大きくなっている（Ａ１＜Ａ２＜Ａ３）。
【００４０】
電池ユニットＵ（第２ユニット）は、各スイッチ３１，３２のオンオフ（開閉）を制御する電池ＥＣＵ３７を備えている。電池ＥＣＵ３７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。電池ＥＣＵ３７は、各蓄電池１１，１２の蓄電状態や、上位制御装置であるエンジンＥＣＵ４０からの指令値に基づいて、各スイッチ３１，３２のオンオフを制御する。これにより、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを選択的に用いて充放電が実施される。例えば、電池ＥＣＵ３７は、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣ（残存容量：State Of Charge）を算出し、そのＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるようにリチウムイオン蓄電池１２への充電量及び放電量を制御する。また、電池ＥＣＵ３７は、エンジンＥＣＵ４０からの指令値に基づいて、スイッチ３９のオンオフを制御する。すなわち、電池ＥＣＵ３７（電池ユニットＵ）は、回転電機ＥＣＵ２３による発電制御から独立した制御を行う。
【００４１】
回転電機ユニット１６の回転電機ＥＣＵ２３や電池ユニットＵの電池ＥＣＵ３７には、これら各ＥＣＵ２３，３７を統括的に管理する上位制御装置としてのエンジンＥＣＵ４０が接続されている。エンジンＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されており、都度のエンジン運転状態や車両走行状態に基づいて、エンジン４２の運転を制御する。エンジンＥＣＵ４０は、回転電機ＥＣＵ２３へ電圧指令値及びトルク指令値Ｔｒｃを送信する。
【００４２】
回転電機ＥＣＵ２３は、回転電機２１に流れる電流（界磁電流、電機子電流）と発生するトルクとの関係を規定したマップを備えている。回転電機ＥＣＵ２３は、エンジンＥＣＵ４０から受信した電圧指令値及びトルク指令値Ｔｒｃに基づいて、界磁巻線２５に流す界磁電流及びインバータ２２の動作（相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗに流す電流）を制御する。これにより、回転電機ＥＣＵ２３は、回転電機２１により発生させるトルクをトルク指令値Ｔｒｃに制御する。なお、トルク指令値は、発電時のトルク指令値と、力行時のトルク指令値とを含む。
【００４３】
これら各ＥＣＵ２３，３７，４０は、ＣＡＮ等の通信ネットワークを構築する通信線４１により接続されて相互に通信可能（信号伝達可能）となっており、所定周期で双方向の通信が実施される。これにより、各ＥＣＵ２３，３７，４０に記憶される各種データが互いに共有できるものとなっている。
【００４４】
ここで、エンジンＥＣＵ４０から回転電機ＥＣＵへの電圧指令値や、回転電機２１の出力電圧を検出する電圧センサ２６に異常が生じた場合に、回転電機２１の発電により過電圧が生じるおそれがある。その場合、定電圧要求負荷を含む電気負荷１４に、回転電機２１から過電圧が印加されるおそれがある。本実施形態では、回転電機ＥＣＵ２３は以下に示す過電圧防止制御を行う。
【００４５】
図３は、過電圧防止制御の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は回転電機ＥＣＵ２３により実行される。
【００４６】
まず、電圧センサ２６により検出された回転電機２１の出力電圧（ＩＳＧ電圧）が、ロードダンプ（ＬＤ）閾値よりも高いか否か判定する（Ｓ１０）。具体的には、ＩＳＧ電圧がＬＤ閾値よりも高い状態が、ＬＤ判定時間よりも長く継続したか否か判定する。回転電機２１による発電時に回転電機２１の出力配線が出力端子Ｐ２やバッテリ端子から外れると、ロードダンプと呼ばれる過渡的な高電圧が発生する。ＬＤ閾値（第２閾値）は、ロードダンプが発生したことを判定することのできる電圧に設定されており、各ＥＣＵ２３，３７，４０がＣＡＮにより通信を正常に行うことのできる上限電圧（図４の「ＣＡＮ動作上限電圧」参照）よりも低く設定されている。ＬＤ判定時間は、ロードダンプが発生したことを速やかに判定することのできる時間に設定されている。
【００４７】
上記判定において、ＩＳＧ電圧がＬＤ閾値よりも高くないと判定した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、電圧センサ３３により検出された電気負荷１４への入力電圧（ＬｉＢ電圧）が、過電圧閾値よりも高いか否か判定する（Ｓ１１）。具体的には、ＬｉＢ電圧が過電圧閾値よりも高い状態が、異常判定時間よりも長く継続したか否か判定する。過電圧閾値（第１閾値）は、電気負荷１４に過電圧が印加されるおそれがあることを判定することのできる電圧に設定されており、電圧センサ３３が検出可能な電圧レンジの上限（図４の「ＬｉＢ電圧レンジ上限」参照）よりも低く設定されている。ＬｉＢ電圧レンジ上限は、ＬＤ閾値よりも低くなっている。異常判定時間は、過電圧が発生したことを正確に判定することのできる時間に設定されている。この判定において、ＬｉＢ電圧が過電圧閾値よりも高くないと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、Ｓ１０の処理を再度実行する。
【００４８】
また、Ｓ１０の判定においてＩＳＧ電圧がＬＤ閾値よりも高いと判定した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、又はＳ１１の判定においてＬｉＢ電圧が過電圧閾値よりも高いと判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、回転電機２１による発電を抑制する。具体的には、界磁巻線２５に流す界磁電流を０（停止）にして回転電機２１による発電を停止させる停止制御、すなわち回転電機２１の出力電圧を所定電圧（例えば４〜６［Ｖ］）よりも低下させる低下制御を行う。なお、停止制御及び低下制御として、界磁巻線２５に流す界磁電流を０にする制御と共に、又は、全ての上アームスイッチＳｐをオフにするとともに全ての下アームスイッチＳｎをオンにする還流制御を行ってもよい。また、回転電機２１による発電を抑制していることを、車両の運転者に報知してもよい。
【００４９】
続いて、ＬｉＢ電圧又はＩＳＧ電圧が復帰閾値よりも低いか否か判定する（Ｓ１３）。具体的には、ＬｉＢ電圧又はＩＳＧ電圧が復帰閾値よりも低い状態が、復帰判定時間よりも長く継続したか否か判定する。復帰閾値は、上記過電圧閾値と同一でもよく、過電圧閾値よりも低い電圧であってもよい。復帰判定時間は、上記異常判定時間と同一でもよく、異常判定時間よりも長い時間であってもよい。この判定において、ＬｉＢ電圧及びＩＳＧ電圧が復帰閾値よりも低くないと判定した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、Ｓ１３の処理を再度実行する。
【００５０】
一方、ＬｉＢ電圧又はＩＳＧ電圧が復帰閾値よりも低いと判定した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、回転電機２１による発電の抑制を解除する（Ｓ１４）。具体的には、界磁巻線２５に流す界磁電流を０にする制御を終了する。なお、回転電機２１による発電の抑制を解除したことを、車両の運転者に報知してもよい。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００５１】
図４は、上記過電圧防止制御の態様を示すタイムチャートである。
【００５２】
時刻ｔ１において、例えばエンジンＥＣＵ４０から回転電機ＥＣＵへの電圧指令値に異常が生じて（故障が発生し）、回転電機２１による発電電圧が上昇し始めたとする。時刻ｔ２において、電圧センサ３３により検出された電気負荷１４への入力電圧（ＬｉＢ電圧）が、過電圧閾値を超える。時刻ｔ３において、ＬｉＢ電圧が過電圧閾値よりも高い状態が異常判定時間を超える。このため、時刻ｔ３において、回転電機２１による発電が停止される。なお、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間において、ＬｉＢ電圧が電圧センサ３３により検出可能なレンジの上限に達している。
【００５３】
回転電機２１による発電が停止された後、ＬｉＢ電圧が徐々に低下し、時刻ｔ４においてＬｉＢ電圧が過電圧閾値よりも低くなる。時刻ｔ５において、ＬｉＢ電圧が過電圧閾値よりも低い状態が復帰判定時間を超える。このため、時刻ｔ５において、回転電機２１による発電の停止が解除（発電復帰）される。
【００５４】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
【００５５】
・回転電機ＥＣＵ２３は、電圧センサ２６により検出された出力電圧に基づいて、上記発電制御を行う。このため、電圧センサ２６により検出された出力電圧が正常であれば、回転電機２１により正常に発電が行われる。また、回転電機ＥＣＵ２３は、電圧センサ３３により検出された入力電圧が過電圧閾値を超えた場合に、回転電機２１の出力電圧を所定電圧よりも低下させる低下制御を行う。このため、電圧センサ２６により検出された出力電圧が異常であっても、電圧センサ３３により検出された入力電圧に基づいて回転電機２１の出力電圧を低下させることができる。
【００５６】
・電池ユニットＵは、回転電機ＥＣＵ２３による発電制御から独立した制御を行うため、電池ユニットＵの制御に異常が生じたとしても発電制御に悪影響を及ぼすことを抑制した上で、電圧センサ３３による検出電圧を過電圧抑制に利用することができる。
【００５７】
・電圧の検出精度が高い電圧センサ３３により検出された入力電圧に基づいて、上記低下制御を行うことができる。その結果、過電圧を抑制する精度を向上させることができるため、回転電機２１に電気的に接続されたスイッチ３１，３２，３６，３９（部品）等の耐電圧を低下させたり、スイッチ３１，３２，３６，３９等の体格を小さくしたりすることができる。
【００５８】
・回転電機ＥＣＵ２３は、電圧センサ２６により検出された出力電圧がＬＤ閾値を超えた場合に、回転電機２１による発電を停止させる停止制御を行う。ここで、ＬＤ閾値は、過電圧閾値よりも高く設定されている。このため、電圧センサ２６が出力電圧を検出する精度が、電圧センサ３３が入力電圧を検出する精度よりも低くても、上記停止制御が過剰に行われることを抑制することができる。
【００５９】
・電圧センサ３３により検出された入力電圧が過電圧閾値を超えた場合に、スイッチ３１をオフにするのではなく、低下制御が行われる。このため、スイッチ３１にサージ電圧が印加されることを抑制することができ、スイッチ３１を高耐圧のスイッチにする必要がない。
【００６０】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。第２実施形態では、回転電機ＥＣＵ２３は、過電圧を抑制するための種々の機能を診断し、機能が異常であると診断した場合に異常に対応する所定処理を実行する。第２実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００６１】
回転電機ＥＣＵ２３は、電圧を検出する機能である検出機能が正常であるか否か診断する。具体的には、回転電機ＥＣＵ２３は、電圧センサ２６により検出された出力電圧と、電圧センサ３３により検出された入力電圧との相違度合が所定度合よりも大きい場合に、検出機能が異常であると診断し、相違度合が所定度合よりも小さい場合に検出機能が正常であると診断する。例えば、電圧センサ２６により検出された出力電圧と、電圧センサ３３により検出された入力電圧との偏差が所定偏差よりも大きい場合に、検出機能が異常であると診断する。すなわち、回転電機ＥＣＵ２３は、電圧センサ２６により検出された出力電圧と、電圧センサ３３により検出された入力電圧とに基づいて、電圧を検出する機能である検出機能が正常であるか否か診断する。そして、回転電機ＥＣＵ２３は、検出機能が異常であると診断した場合に、上記低下制御及び検出機能が異常であることを運転者に報知する処理（検出機能の異常に対応する所定処理）を行う。
【００６２】
また、回転電機ＥＣＵ２３は、低下制御を行う機能である低下機能が正常であるか否か診断する。具体的には、回転電機ＥＣＵ２３は、電圧センサ３３により検出されたＬｉＢ電圧が過電圧閾値よりも低いときに、過電圧閾値よりも高い偽のＬｉＢ電圧を作成して、偽のＬｉＢ電圧に基づいて低下制御が行われるか否か診断する。そして、回転電機ＥＣＵ２３は、偽のＬｉＢ電圧に基づいて低下制御が行われなかった場合に低下機能が異常であると診断し、偽のＬｉＢ電圧に基づいて低下制御が行われた場合に低下機能が正常であると診断する。そして、回転電機ＥＣＵ２３は、低下機能が異常であると診断した場合に、低下機能が異常であることを運転者に報知する処理（低下機能の異常に対応する所定処理）を行う。
【００６３】
また、回転電機ＥＣＵ２３は、電池ユニットＵと通信を行う機能である通信機能が正常であるか否か診断する。そして、回転電機ＥＣＵ２３は、通信機能が異常であると診断した場合に、上記低下制御及び通信機能が異常であることを運転者に報知する処理（通信機能の異常に対応する所定処理）を行う。
【００６４】
また、回転電機ＥＣＵ２３は、回転電機ＥＣＵ２３が演算を行う機能である演算機能が正常であるか否か診断する。そして、回転電機ＥＣＵ２３は、演算機能が異常であると診断した場合に、上記低下制御及び通信機能が異常であることを運転者に報知する処理（演算機能の異常に対応する所定処理）を行う。
【００６５】
本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第１実施形態と相違する利点のみを述べる。
【００６６】
・回転電機ＥＣＵ２３は、上記低下制御を行う前提として、電圧センサ２６により検出された出力電圧と、電圧センサ３３により検出された入力電圧とに基づいて、電圧を検出する機能である検出機能を診断することができる。そして、回転電機ＥＣＵ２３は、検出機能が異常であると診断した場合に、上記低下制御及び検出機能が異常であることを運転者に報知する処理を行う。このため、検出機能が異常である場合に、対策がなされないまま回転電機システム１０が使用されることを抑制することができる。さらに、過電圧が生じた場合に、低下制御が行われなくなることを抑制することができる。
【００６７】
・回転電機ＥＣＵ２３は、上記低下制御を行う前提として、低下制御を行う機能である低下機能を診断することができる。そして、回転電機ＥＣＵ２３は、低下機能が異常であると診断した場合に、低下機能が異常であることを運転者に報知する処理を行う。このため、低下機能が異常である場合に、対策がなされないまま回転電機システム１０が使用されることを抑制することができる。さらに、過電圧が生じた場合に、低下制御が適切に行われなくなることを抑制することができる。
【００６８】
・回転電機ＥＣＵ２３は、上記低下制御を行う前提として、電池ユニットＵと通信を行う機能である通信機能、及び回転電機ＥＣＵ２３が演算を行う機能である演算機能を診断することができる。そして、回転電機ＥＣＵ２３は、通信機能が異常であると診断した場合に、上記低下制御及び通信機能が異常であることを運転者に報知する処理を行う。また、回転電機ＥＣＵ２３は、演算機能が異常であると診断した場合に、上記低下制御及び演算機能が異常であることを運転者に報知する処理を行う。このため、通信機能又は演算機能が異常である場合に、対策がなされないまま回転電機システム１０が使用されることを抑制することができる。さらに、過電圧が生じた場合に、低下制御が行われなくなることを抑制することができる。
【００６９】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。第３実施形態では、回転電機２１と補機とを接続及び遮断するスイッチ３１の状態に応じて、上記低下制御を行う閾値を変更する。第３実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００７０】
図１に示すように、回転電機２１と電気負荷１４とがスイッチ３１により遮断されている状態では、回転電機２１により補機に過電圧が印加されるおそれがない。この場合、回転電機２１により回生発電された電力を無駄なく利用することが望ましい。
【００７１】
この点、本実施形態では、回転電機ＥＣＵ２３は、回転電機２１と電気負荷１４とがスイッチ３１により遮断されている状態では、電圧センサ３３により検出された入力電圧が、過電圧閾値よりも高い第３閾値を超えたことを条件として低下制御を行う。第３閾値は、過電圧閾値よりも高くＬｉＢ電圧レンジ上限（図４参照）よりも低い電圧である。こうした構成によれば、電圧センサ３３により検出された入力電圧が、過電圧閾値よりも高い第３閾値を超えるまで低下制御を行わないようにすることができ、回転電機２１により回生発電された電力を有効利用し易くなる。
【００７２】
（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。第４実施形態では、回転電機２１と補機とを接続及び遮断するスイッチ３１の状態に応じて、上記低下制御を行うか否かを変更する。第４実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００７３】
本実施形態では、回転電機ＥＣＵ２３は、回転電機２１と補機とがスイッチ３１により接続されていることをさらに条件として低下制御を行う。こうした構成によれば、回転電機２１と補機とがスイッチ３１により接続されていない場合は、簡易的に低下制御を行わないようにすることができ、回転電機２１により回生発電された電力を有効利用し易くなる。
【００７４】
（第５実施形態）
以下、第５実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。第５実施形態では、回転電機ユニット１１６の回転電機としてオルタネータ（発電機）が採用されている。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００７５】
図５に示すように、本実施形態では、回転電機ユニット１１６（第１ユニット）が、オルタネータ（回転電機）と、整流回路と、電圧センサ２６（第１検出部）と、回転電機ＥＣＵ２３（制御装置、制御回路）とを含んでいる。本実施形態によっても、第１実施形態に準じた作用効果を奏することができる。なお、回転電機ユニット１１６は、必ずしも一体に構成されていなくてもよく、別体の複数の回路等（装置等）により構成されていてもよい。
【００７６】
（変更例）
上記の各実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。なお、上記の各実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００７７】
・第２閾値として、ＬＤ閾値に限らず、図４に示すＬｉＢ電圧レンジ上限や、ＣＡＮ動作上限電圧を採用してもよい。
【００７８】
・電圧センサ３３，３４が電圧を検出する精度が、電圧センサ２６が電圧を検出する精度よりも低い構成を採用することもできる。
【００７９】
・電圧センサ３３により検出された入力電圧が過電圧閾値を超えたか否かを電池ＥＣＵ３７が判定し、その判定結果を回転電機ＥＣＵ２３へ送信してもよい。そして、回転電機ＥＣＵ２３は、受信した判定結果に基づいて、回転電機２１の出力電圧を所定電圧よりも低下させる低下制御を行ってもよい。
【００８０】
・電気負荷１４に入力される入力電圧として、電圧センサ３４（第２検出部）により検出された電圧を用いることもできる。また、電気負荷１５が低電圧要求負荷を含む場合は、電気負荷１５（補機）に入力される入力電圧として、出力端子Ｐ２又は出力端子Ｐ４の電圧を検出してもよい。
【００８１】
・電圧センサ３３，３４，２６において、検出電圧が最も近い２つの電圧センサの組み合わせを正常と判定し、自己以外の２つの電圧センサの検出電圧との偏差が所定偏差よりも大きい電圧センサを異常と判定してもよい。そして、正常な２つの電圧センサを用いて、過電圧の判定を行ってもよい。
【００８２】
・図３のＳ１０の判定においてＩＳＧ電圧がＬＤ閾値よりも高いと判定した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）と、Ｓ１１の判定においてＬｉＢ電圧が過電圧閾値よりも高いと判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）とで、回転電機２１による発電を抑制する制御を異ならせることもできる。その場合、回転電機２１による発電を抑制する制御を、異常の状態に応じて緻密に行うことができる。
【００８３】
・図３のＳ１３及びＳ１４の処理を省略することもできる。
【００８４】
・第２ユニットとして、電池ユニットＵに限らず、その他のユニットを採用することもできる。
【符号の説明】
【００８５】
１０…回転電機システム、１４…電気負荷、１５…電気負荷、１６…回転電機ユニット、２１…回転電機、２３…回転電機ＥＣＵ、２６…電圧センサ、３３…電圧センサ、３４…電圧センサ、１１６…回転電機ユニット。
【図１】
2020178522.tif 000003
【図２】
2020178522.tif 000004
【図３】
2020178522.tif 000005
【図４】
2020178522.tif 000006
【図５】
2020178522.tif 000007