(57)【要約】【課題】モータの絶縁破壊を抑制すると共に動力性能の向上を図る。【解決手段】モータのトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍに基づいて目標電圧ＶＨｔａｇを設定し（Ｓ２１０）、モータの誘電正接ｔａｎδｘが小さい（モータの絶縁劣化程度が小さい）ほど高くなる傾向に許容上限電圧ＶＨｌｉｍを設定し（Ｓ２２０）、目標電圧ＶＨｔａｇを許容上限電圧ＶＨｌｉｍで制限して電圧指令ＶＨ＊を設定して昇圧コンバータ４０を制御する（Ｓ２３０，Ｓ２４０）。【選択図】図７
2014161165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用のモータと、前記モータを駆動するためのインバータと、バッテリと、前記バッテリが接続された電池電圧系と前記インバータが接続された駆動電圧系とに接続されて該駆動電圧系の電圧を調節可能な昇圧コンバータと、前記駆動電圧系の電圧が許容上限電圧以下の範囲内で調節されるよう前記昇圧コンバータを制御する制御手段と、を備える自動車であって、
前記制御手段は、前記モータの絶縁劣化程度が小さいほど高くなる傾向に前記許容上限電圧を設定する手段である、
ことを特徴とする自動車。
【請求項２】
請求項１記載の自動車であって、
前記制御手段は、大気圧が圧力閾値以下であるか標高が標高閾値以上のときには、前記モータの絶縁劣化程度が小さいほど高くなる傾向に前記許容上限電圧を設定する手段である、
自動車。
【請求項３】
請求項１または２記載の自動車であって、
前記モータを収容するモータケースおよび前記モータのコイルの導体に対して絶縁体を介して配置された電極と、前記コイルの導体と、によって形成されるコンデンサを含むブリッジ回路を有する絶縁劣化程度検出手段を備える、
自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動車としては、走行用のエンジンおよび電動モータを備え、走行モードとして、電動モータによって駆動し且つエンジンを停止状態にする第１走行モードと、エンジンによって駆動し且つ電動モータを駆動または停止状態にする第２走行モードと、を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、電動モータの経年劣化を推定すると共に推定した経年劣化を用いて電動モータの効率を推定し、電動モータの効率の低下に応じて、低車速且つ低アクセル開度の第１走行モード領域と第１走行モード領域以外の第２走行モード領域との境界ラインを低アクセル開度側に変更している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４３２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バッテリからの電力を昇圧して電動モータに供給する昇圧コンバータを備える自動車では、一般に、モータの絶縁劣化程度が大きいときでも絶縁破壊が生じるのを抑制できるように比較的低い電圧を許容上限電圧として設定し、電動モータに供給する電圧が許容上限電圧以下となるよう昇圧コンバータを制御している。この場合、モータの絶縁劣化が進行していないときに動力性能を余分に制限することになるという課題があった。
【０００５】
本発明の自動車は、モータの絶縁破壊を抑制すると共に動力性能の向上を図ることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の自動車は、
走行用のモータと、前記モータを駆動するためのインバータと、バッテリと、前記バッテリが接続された電池電圧系と前記インバータが接続された駆動電圧系とに接続されて該駆動電圧系の電圧を調節可能な昇圧コンバータと、前記駆動電圧系の電圧が許容上限電圧以下の範囲内で調節されるよう前記昇圧コンバータを制御する制御手段と、を備える自動車であって、
前記制御手段は、前記モータの絶縁劣化程度が小さいほど高くなる傾向に前記許容上限電圧を設定する手段である、
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明の自動車では、モータの絶縁劣化程度が小さいほど高くなる傾向に許容上限電圧を設定し、インバータが接続された駆動電圧系の電圧が許容上限電圧以下の範囲内で調節されるよう昇圧コンバータを制御する。これにより、モータの絶縁劣化程度に拘わらず比較的低い電圧を許容上限電圧とするものに比して動力性能の向上を図ることができ、モータの絶縁劣化程度に拘わらず比較的高い電圧を許容上限電圧とするものに比してモータの絶縁劣化が促進されたり絶縁破壊が生じたりするのを抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明の自動車において、前記制御手段は、大気圧が圧力閾値以下であるか標高が標高閾値以上のときには、前記モータの絶縁劣化程度が小さいほど高くなる傾向に前記許容上限電圧を設定する手段である、ものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の自動車において、前記モータを収容するモータケースおよび前記モータのコイルの導体に対して絶縁体を介して配置された電極と、前記コイルの導体と、によって形成されるコンデンサを含むブリッジ回路を有する絶縁劣化程度検出手段を備える、ものとすることもできる。この場合、モータの絶縁劣化程度を検出（診断）する際には、ブリッジ回路に周期的に変化する電圧が印加されるようインバータを制御し、このときのブリッジ回路の様子を検出することにより、電極とコイルの導体とによって形成されるコンデンサの静電容量を求めたり、その静電容量に基づいていわゆる誘電正接を求めたり、その誘電正接に基づいてコイルの余寿命を求めたりすることができる。即ち、専用設備を設けずに、モータの絶縁劣化程度を検出（診断）することができるのである。ここで、「周期的に変化する電圧」は、例えば、正弦波電圧やＰＷＭ電圧などとすることができる。また、「ブリッジ回路」は、電極とコイルの導体とによって形成されるコンデンサおよび抵抗がコイルの端子と第１点とに直列接続された第１部位と、コイルの端子と第２点とに直列接続されたコンデンサおよび抵抗からなる第２部位と、第１点と接地とに接続された抵抗からなる第３部位と、第２点と接地とに並列接続されたコンデンサおよび抵抗からなる第４部位と、第１点と第２点とに直列接続された抵抗および電流センサからなる第５部位と、を備えるシェーリングブリッジ回路である、ものとすることもできる。
【００１１】
この絶縁劣化程度検出手段を備える本発明の自動車において、前記インバータと前記コイルの端子とを直接接続する第１接続状態と、前記インバータと前記コイルの端子とをローパスフィルタを介して接続する第２接続状態と、を切り替え可能なリレーを備える、ものとすることもできる。この場合、モータの絶縁劣化程度を検出（診断）する際に、第２接続状態となるようリレーを制御して、その状態で、ブリッジ回路に周期的に変化する電圧が印加されるようインバータを制御することにより、高周波数成分をカットして、より正弦波に近い電圧をブリッジ回路に印加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】モータ３２の絶縁劣化程度を検出する劣化程度検出装置の構成の概略を示す構成図である。
【図３】モータ３２の絶縁劣化程度を検出する劣化程度検出装置の構成の概略を示す構成図である。
【図４】シェーリングブリッジ回路９０の構成の概略を示す構成図である。
【図５】実施例の電子制御ユニット５０により実行される絶縁劣化程度検出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】モータ３２の使用期間と三相コイル３４の導体−電極９２間の誘電正接ｔａｎδとの関係の一例を示す説明図である。
【図７】実施例の電子制御ユニット５０により実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図８】許容上限電圧設定用マップの一例を示す説明図である。
【図９】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１０】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１１】変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２および図３は、モータ３２の絶縁劣化程度を検出する劣化程度検出装置の構成の概略を示す構成図であり、図４は、シェーリングブリッジ回路９０の構成の概略を示す構成図である。
【００１５】
実施例の電気自動車２０は、図１に示すように、駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して接続された駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２と、モータ３２を駆動するためのインバータ３８と、モータ３２とインバータ３８との電力ラインに設けられたリレー７０と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ３９と、インバータ３８が接続された電力ライン（以下、駆動電圧系電力ラインという）４２とバッテリ３９が接続された電力ライン（以下、電池電圧系電力ラインという）４４とに接続されて駆動電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨを調節すると共に駆動電圧系電力ライン４２と電池電圧系電力ライン４４との間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータ４０と、モータ３２の三相コイル３４の導体を一部として構成されるシェーリングブリッジ回路９０（図２参照）と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット５０と、を備える。
【００１６】
モータ３２は、図２に示すように、図示しない永久磁石が埋め込まれて又は表面に取り付けられて駆動軸２２に接続された回転子３３と、三相コイル３４が巻回された固定子３５と、を備える周知の同期発電電動機として構成されている。三相コイル３４は、銅などによる導体がエナメルなどによる絶縁材によって被覆されて形成された各相の導線が固定子３５のティースに巻回されて構成されており、各相の一方の端部（図示せず）が中性点として結線されると共に、各相の他方の端部（端子３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗ）が端子台３６に取り付けられている。
【００１７】
インバータ３８は、図３に示すように、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を備える。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、駆動電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータ３２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。以下、トランジスタＴ１１，Ｔ１４の接続点，トランジスタＴ１２，Ｔ１５の接続点，トランジスタＴ１３，Ｔ１６の接続点をそれぞれ接続点Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３という。リレー７０によってインバータ３８の接続点Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３とモータ３２の三相コイル３４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の端子３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗとが接続されている状態でトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を調節することにより、三相コイルに回転磁界を形成でき、モータ３２を回転駆動することができる。
【００１８】
リレー７０は、モータ３２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相用の切替部７０Ｕ，７０Ｖ、７０Ｗが一体に作動するよう形成されており、インバータ３８の接続点Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３とモータ３２の三相コイル３４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の端子３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗとを接続する第１接続状態と、インバータ３８の接続点Ｐａ１とモータ３２の三相コイル３４のＵ相の端子３４Ｕとをローパスフィルタ７２を介して接続すると共にインバータ３８の接続点Ｐａ２，Ｐａ３とモータ３２の三相コイル３４のＶ相，Ｗ相の端子３４Ｖ，３４Ｗとの接続を解除する第２接続状態と、を切り替えることができるようになっている。ここで、ローパスフィルタ７２は、カットオフ周波数より大きな周波数の成分を減衰させるために用いられるものであり、実施例では、電圧指令と搬送波（三角波）電圧との比較によってインバータ３８のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を調節する周知のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御によってトランジスタＴ１１，Ｔ１４をスイッチング制御するときの接続点Ｐａ１のＰＷＭ電圧を正弦波電圧に変換してＵ相の端子３４Ｕに印加できるようカットオフ周波数を設定するものとした。
【００１９】
実施例では、リレー７０を第１接続状態としたときには、モータ３２の回転子３３の回転位置に応じた電圧指令を用いたＰＷＭ制御によってインバータ３８のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御して、インバータ３８からモータ３２の三相コイル３４に回転子３３の回転位置に応じたＰＷＭ電圧を供給するものとした。また、リレー７０を第２接続状態としたときには、時間の経過に従って周期的（正弦波状）に変化する電圧指令を用いたＰＷＭ制御によってインバータ３８のトランジスタＴ１１，Ｔ１４をスイッチング制御して、そのスイッチングによるＰＷＭ電圧をローパスフィルタ７２で時間の経過に従って周期的に変化する正弦波電圧に変換してモータ３２の三相コイル３４のＵ相の端子３４Ｕに印加するものとした。
【００２０】
シェーリングブリッジ回路９０は、図２や図３に示すように、モータ３２を収容するモータケース３７の内周面に樹脂などの絶縁体９１を介して取り付けられた電極９２と、モータ３２の三相コイル３４（Ｕ相コイル）の導体と、電極９２やＵ相の端子３４Ｕに接続された診断用モジュール９３と、によって構成されている。ここで、電極９２は、円環状に形成されており、モータ３２の三相コイル３４のコイルエンドに対してモータ３２の軸方向の図２中左側で対向するよう配置されている。この電極９２と三相コイル３４の導体とには、三相コイル３４の絶縁材と空気とが絶縁体として介在するから、三相コイル３４の導体−電極９２間（三相コイル３４側から順に、三相コイル３４の導体，三相コイル３４の絶縁材，空気，電極９２）の等価回路を考えたときには、コンデンサおよび抵抗が存在するものとして考えることができる。
【００２１】
このシェーリングブリッジ回路９０は、図４に示すように、Ｕ相の端子３４Ｕと点Ａとに直列接続されたコンデンサ９６および抵抗９７からなる第１部位９５と、Ｕ相の端子と点Ｂとに直列接続されたコンデンサ１０１および抵抗１０２からなる第２部位１００と、点Ａと接地（モータケース３７）とに接続された可変抵抗１０６からなる第３部位１０５と、点Ｂと接地とに並列接続された可変コンデンサ１１１および抵抗１１２からなる第４部位１１０と、点Ａと点Ｂとに直列接続された抵抗１１６および電流センサ１１７からなる第５部位１１５と、を備える。
【００２２】
ここで、シェーリングブリッジ回路９０のうち、第１部位９５は、三相コイル３４の導体と電極９２とによって形成されるもの（三相コイル３４の導体−電極９２間を等価回路で表現したもの）であり、第２部位１００〜第５部位１１５は、上述の診断用モジュール９３に相当する。第２部位１００において、コンデンサ１０１は、シェーリングブリッジ回路９０で一般に用いられる基準コンデンサであり、抵抗１０２は、コンデンサ１０１の内部抵抗である。第３部位１０５や第４部位１１０において、可変抵抗１０６や可変コンデンサ１１１，抵抗１１２は、ブリッジ回路の平衡調整用の素子である。第５部位１１５において、抵抗１１６は、シェーリングブリッジ回路９０で一般に用いられる基準抵抗である。
【００２３】
以下の説明では、シェーリングブリッジ回路９０において、第１部位９５のコンデンサ９６の静電容量，抵抗９７の抵抗値，電流をＣｘ，Ｒｘ，Ｉ１とし、第２部位１００のコンデンサ１０１の静電容量，抵抗１０２の抵抗値，電流をＣｎ，Ｒｓ，Ｉ２とし、第３部位１０５の可変抵抗１０６の抵抗値，電流をＲ３，Ｉ３とし、第４部位１１０の可変コンデンサ１１１の静電容量，抵抗１１２の抵抗値，電流をＣ４，Ｒ４，Ｉ４とし、第５部位１１５の抵抗１１６の抵抗値，電流をＲ５，Ｉ５，Ｕ相の端子３４Ｕの接地に対する電位（Ｕ相の端子３４Ｕ−接地間の電圧）をＶとして説明する。なお、第１部位９５の抵抗９７の抵抗値Ｒｘ，第２部位１００のコンデンサ１０１の静電容量Ｃｎや抵抗１０２の抵抗値Ｒｓ，第４部位の抵抗１１２の抵抗値Ｒ４，第５部位１１５の抵抗値Ｒ５は、第１部位９５のコンデンサ９６の静電容量Ｃｘの変化（モータ３２の三相コイル３４の絶縁材の経年変化）に比して変化が十分に小さい、即ち、コンデンサ９６の静電容量Ｃｘの変化に拘わらず予め定められた固定値を用いてよいものとした。
【００２４】
このシェーリングブリッジ回路９０では、第１部位９５〜第５部位１１５のインピーダンスＺ１〜Ｚ５は、次式（１）〜（５）により表わすことができる。なお、式（１），（２），（４）における「ｊ」は虚数単位であり、「ω」は入力の角周波数である。
【００２５】
【数１】
2014161165.tif 000003
【００２６】
また、このシェーリングブリッジ回路９０では、製造時に平衡調整を行なう。シェーリングブリッジ回路９０の平衡条件は式（６）により表わすことができ、これを整理すると式（７）が得られるから、式（７）の実部，虚部については式（８），（９）が成立する。したがって、平衡調整としては、この式（８），（９）が成立するよう第３部位１０５の可変抵抗１０６の抵抗値Ｒ３や第４部位１１０の可変コンデンサ１１１の静電容量Ｃ４を調整すればよい。なお、一般に、第２部位１００の抵抗１０２の抵抗値Ｒｓは十分に小さいことから、この抵抗値Ｒｓを値０とみなすものとしてもよい。この場合、式（７）の実部，虚部については式（１０），（１１）が成立するから、平衡調整としては、式（１０），（１１）が成立するよう第３部位１０５の可変抵抗１０６の抵抗値Ｒ３や第４部位１１０の可変コンデンサ１１１の静電容量Ｃ４を調整すればよい。
【００２７】
【数２】
2014161165.tif 000004
【００２８】
【数３】
2014161165.tif 000005
【００２９】
さらに、このシェーリングブリッジ回路９０では、第１部位９５〜第５部位１１５の電流Ｉ１〜Ｉ５やインピーダンスＺ１〜Ｚ５，Ｕ相の端子３４Ｕ−接地間の電圧Ｖは、式（１２）〜（１６）を満たす。この式（１２），（１４）をまとめて整理すると式（１７）が得られ、式（１３），（１５）をまとめて整理すると式（１８）が得られる。そして、式（１６），（１７）をまとめて整理すると式（１９）が得られ、式（１８），（１９）をまとめてインピーダンスＺ１について解くと、式（２０）が得られる。したがって、式（２）〜（５）により得られる第２部位１００〜第５部位１１５のインピーダンスＺ２〜Ｚ５と、第５部位１１５の電流Ｉ５と、Ｕ相の端子３４Ｕ−接地間の電圧Ｖと、が分かれば、この式（２０）により、第１部位９５のインピーダンスＺ１を計算することができる。そして、この第１部位９５のインピーダンスＺ１と、第１部位９５の抵抗９７の抵抗値Ｒｘと、入力の角周波数ωと、が分かれば、上述の式（１）により、第１部位９５のコンデンサ９６（三相コイル３４と電極９２とによって形成されるコンデンサ）の静電容量Ｃｘを計算することができる。
【００３０】
【数４】
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【００３１】
【数５】
2014161165.tif 000007
【００３２】
昇圧コンバータ４０は、図３に示すように、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、トランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトル４１と、を備える。２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２は、それぞれ駆動電圧系電力ライン４２の正極母線，駆動電圧系電力ライン４２および電池電圧系電力ライン４４の負極母線に接続されており、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と電池電圧系電力ライン４４の正極母線とにはリアクトル４１が接続されている。したがって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２をオンオフすることにより、電池電圧系電力ライン４４の電力を昇圧して駆動電圧系電力ライン４２に供給したり、駆動電圧系電力ライン４２の電力を降圧して電池電圧系電力ライン４４に供給したりすることができる。電池電圧系電力ライン４４の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ４８が接続されている。
【００３３】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６と、図示しない入出力ポートと、を備える。電子制御ユニット５０には、モータ３２の回転子３３の回転位置を検出する回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２の回転子３３の回転位置θｍや、モータ３２の三相コイルのＶ相，Ｗ相に流れる相電流を検出する電流センサの相電流，バッテリ３９の端子間に取り付けられた電圧センサからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ３９の出力端子に取り付けられた電流センサからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ３９に取り付けられた温度センサからの電池温度Ｔｂ，コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからのコンデンサ４６の電圧（駆動電圧系電力ライン４２の電圧）ＶＨ，コンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからのコンデンサ４８の電圧（電池電圧系電力ライン４４の電圧）ＶＬ，昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点とリアクトル４１との間に取り付けられた電流センサからのリアクトル電流ＩＬ（電池電圧系電力ライン４４側からトランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点側に流れるときを正とする），シェーリングブリッジ回路９０の電流センサ１１７からの電流Ｉｄｅｔ，イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号，シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ６８からの車速Ｖ，大気圧センサ６９からの大気圧Ｐｏｕｔなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット５０からは、インバータ３８のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３２ａにより検出されたモータ３２の回転子３３の回転位置θｍに基づいてモータ３２の回転子３３の電気角θｅや回転角速度ωｍ，回転数Ｎｍを演算したり、電流センサにより検出されたバッテリ３９の充放電電流Ｉｂに基づいてそのときのバッテリ３９から放電可能な電力量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ３９を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。
【００３４】
こうして構成された実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じて駆動軸２２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、バッテリ３９の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔをモータ３２の回転数Ｎｍで除してモータ３２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを設定し、要求トルクＴｒ＊をトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで制限してモータ３２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ＊でモータ３２が駆動されるようインバータ３８のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する。また、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とモータ３２の回転数Ｎｍと許容上限電圧ＶＨｌｉｍとに応じて駆動電圧系電力ライン４２の電圧指令ＶＨ＊を設定し、駆動電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨが電圧指令ＶＨ＊となるよう昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２をスイッチング制御する。この昇圧コンバータ４０の制御の詳細については後述する。なお、走行する際には、リレー７０は、インバータ３８の接続点Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３とモータ３２の三相コイル３４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の端子３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗとを接続する第１接続状態となっている。
【００３５】
また、実施例の電気自動車２０では、前回にシステム停止してから所定時間（例えば、数時間など）が経過した後にシステム起動したときなどに、モータ３２の絶縁劣化程度を検出（診断）する絶縁劣化程度検出処理を実行する。図５は、実施例の電子制御ユニット５０により実行される絶縁劣化程度検出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００３６】
絶縁劣化程度検出処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、まず、リレー７０を、インバータ３８の接続点Ｐａ１とモータ３２の三相コイル３４のＵ相の端子３４Ｕとをローパスフィルタ７２を介して接続すると共にインバータ３８の接続点Ｐａ２，Ｐａ３とモータ３２の三相コイル３４のＶ相，Ｗ相の端子３４Ｖ，３４Ｗとの接続を解除する第２接続状態とする（ステップＳ１００）。そして、その状態でＵ相の端子３４Ｕに所定周波数（例えば、５０Ｈｚや６０Ｈｚなど）の交流電圧が数周期分だけ印加されるようインバータ３８のトランジスタＴ１１，Ｔ１４をスイッチング制御する（ステップＳ１１０）。そして、図示しない電圧センサによりＵ相の端子３４Ｕ−接地間の電圧Ｖｄｅｔを検出すると共に電流センサ１１７により第５部位１１５の電流Ｉｄｅｔを検出し、Ｕ相の端子３４Ｕ−接地間の電圧実効値Ｖを求めると共に第５部位１１５の電流実効値Ｉ５を求める。なお、Ｕ相の端子３４Ｕ−接地間の電圧実効値Ｖについては、トランジスタＴ１１，Ｔ１４のスイッチング制御に用いる電圧指令とローパスフィルタ７２の特性とから求めるものとしてもよい。
【００３７】
こうしてＵ相の端子３４Ｕ−接地間の電圧実効値Ｖと第５部位１１５の電流実効値Ｉ５とを求めると、これらと、第２部位１００のコンデンサ１０１の静電容量Ｃｎおよび抵抗１０２の抵抗値Ｒｓを用いて式（２）により得られる第２部位１００のインピーダンスＺ２と、第３部位１０５の可変抵抗１０６の抵抗値Ｒ３を用いて式（３）により得られる第３部位１０５のインピーダンスＺ３と、第４部位１１０の可変コンデンサ１１１の静電容量Ｃ４および抵抗１１２の抵抗値Ｒ４を用いて式（４）により得られる第４部位１１０のインピーダンスＺ４と、第５部位１１５の抵抗１１６の抵抗値Ｒ５を用いて式（５）により得られる第５部位１１５のインピーダンスＺ５と、を用いて式（２０）により第１部位９５のインピーダンスＺ１を計算し、計算したインピーダンスＺ１と第１部位９５の抵抗９７の抵抗値Ｒｘと入力の角周波数ωとを用いて式（１）により第１部位９５のコンデンサ９６（三相コイル３４の導体と電極９２とによって形成されるコンデンサ）の静電容量Ｃｘを計算する（ステップＳ１２０）。
【００３８】
こうしてコンデンサ９６の静電容量Ｃｘを計算すると、計算したコンデンサ９６の静電容量Ｃｘと、抵抗９７の抵抗値Ｒｘと、三相コイル３４の導体−電極９２間の製造時の誘電正接ｔａｎδとしての初期誘電正接ｔａｎδ０とを用いて次式（２１）により現在の誘電正接ｔａｎδｘを計算し（ステップＳ１３０）、計算した現在の誘電正接ｔａｎδｘとモータ３２の三相コイル３４の絶縁材が寿命に到達したときの誘電正接ｔａｎδとしての寿命誘電正接ｔａｎδｌｉとを用いて、三相コイル３４の絶縁材の余寿命を推定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。図６は、モータ３２の使用期間と三相コイル３４の導体−電極９２間の誘電正接ｔａｎδとの関係の一例を示す説明図である。図示するように、誘電正接ｔａｎδは、モータ３２の使用期間が長くなるのに従って増加することが分かっている。したがって、図６を用いて、現在の誘電正接ｔａｎδｘに対応する使用期間と寿命誘電正接ｔａｎδｌｉに対応する使用期間とを求めれば、その差分をモータ３２の三相コイル３４の余寿命として推定することができる。シェーリングブリッジ回路９０を用いたこうした手法により、専用設備を設けずに、モータの絶縁劣化程度を検出（診断）することができるのである。
【００３９】
【数６】
2014161165.tif 000008
【００４０】
次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特に、駆動電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨを調節する際の動作について説明する。図７は、実施例の電子制御ユニット５０により実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００４１】
昇圧制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊や回転数Ｎｍ，大気圧センサ６９からの大気圧Ｐｏｕｔ，モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘなど制御に必要なデータを入力する（ステップＳ２００）。ここで、モータ３２の回転数Ｎｍは、回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２の回転子３３の回転位置θｍに基づいて演算されたものを入力するものとした。また、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊は、モータ３２の駆動制御のために設定されたものを入力するものとした。さらに、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘは、上述の絶縁劣化程度検出処理により演算されたものを入力するものとした。
【００４２】
こうしてデータを入力すると、入力したモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとに基づいて駆動電圧系電力ライン４２の目標電圧ＶＨｔａｇを設定する（ステップＳ２１０）。ここで、目標電圧ＶＨｔａｇは、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍと目標電圧ＶＨｔａｇとの関係を予め定めて目標電圧設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、トルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとが与えられるとマップから対応する目標電圧ＶＨｔａｇを導出して設定するものとした。
【００４３】
続いて、大気圧Ｐｏｕｔとモータ３２の誘電正接ｔａｎδｘとに基づいて駆動電圧系電力ライン４２の許容上限電圧ＶＨｌｉｍを設定し（ステップＳ２２０）、次式（２２）に示すように、目標電圧ＶＨｔａｇを許容上限電圧ＶＨｌｉｍで制限して電圧指令ＶＨ＊を設定し（ステップＳ２３０）、設定した電圧指令ＶＨ＊を用いて昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なって（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。
【００４４】
VH*=min(VHtag,VHlim)                          (22)
【００４５】
ここで、許容上限電圧ＶＨｌｉｍは、大気圧Ｐｏｕｔとモータ３２の誘電正接ｔａｎδｘと許容上限電圧ＶＨｌｉｍとの関係を予め定めて許容上限電圧設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、大気圧Ｐｏｕｔとモータ３２の誘電正接ｔａｎδｘとが与えられると記憶したマップから対応する許容上限電圧ＶＨｌｉｍを導出して設定するものとした。許容上限電圧設定用マップの一例を図８に示す。許容上限電圧ＶＨｌｉｍは、図示するように、大気圧Ｐｏｕｔが閾値Ｐｒｅｆ（例えば、０．９気圧や１気圧など）以上の領域では、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘに拘わらず標準電圧ＶＨｓｅｔ（例えば、６００Ｖや６５０Ｖなど）が設定され、大気圧Ｐｏｕｔが閾値Ｐｒｅｆ未満の領域では、標準電圧ＶＨｓｅｔ以下の範囲内で、大気圧Ｐｏｕｔが低いほど低くなる傾向に設定され、且つ、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘが小さいほど（モータ３２の絶縁劣化程度が小さいほど）高くなる傾向に設定される。許容上限電圧ＶＨｌｉｍを大気圧Ｐｏｕｔに応じて設定するのは、大気圧Ｐｏｕｔが低いほどモータ３２の三相コイル３４などの絶縁破壊電圧が低下するとの理由に基づく。また、許容上限電圧ＶＨｌｉｍをモータ３２の誘電正接ｔａｎδｘに応じて設定するのは、誘電正接ｔａｎδｘが小さいほど絶縁破壊電圧が高くなる（誘電正接ｔａｎδｘが大きいほど絶縁低下電圧が低くなる）との理由に基づく。このようにモータ３２の誘電正接ｔａｎδｘが小さい（モータ３２の絶縁劣化程度が小さい）ほど高くなる傾向に許容上限電圧ＶＨｌｉｍを設定することにより、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘに拘わらず比較的低い電圧を許容上限電圧ＶＨｌｉｍとするものに比して動力性能の向上を図ることができ、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘに拘わらず比較的高い電圧を許容上限電圧ＶＨｌｉｍとするものに比してモータ３２の絶縁劣化が促進されたり絶縁破壊が生じたりするのを抑制することができる。なお、従来は、専用設備を設けずにモータ３２の絶縁劣化程度を検出（診断）する手法が確立されていなかったことから、一般に、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘが大きいときでも絶縁破壊が生じるのを抑制できるように比較的低い電圧を許容上限電圧ＶＨｌｉｍとして設定していた。これに対して、実施例の電気自動車２０では、図２〜図４に示したように、モータ３２の三相コイル３４の導体と、モータケース３７およびモータ３２の三相コイル３４の導体に対して絶縁体を介して配置された電極９２と、によって形成されるコンデンサ９６を含むシェーリングブリッジ回路９０を設けて、専用設備を設けずにモータ３２の絶縁劣化程度を検出（診断）できるようにしたことから、このようにモータ３２の誘電正接ｔａｎδｘに応じて許容上限電圧ＶＨｌｉｍを設定することができるのである。
【００４６】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘが小さい（モータ３２の絶縁劣化程度が小さい）ほど高くなる傾向に許容上限電圧ＶＨｌｉｍを設定し、設定した許容上限電圧ＶＨｌｉｍ以下の範囲内で駆動電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨが調節されるよう昇圧コンバータ４０を制御するから、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘに拘わらず比較的低い電圧を許容上限電圧ＶＨｌｉｍとするものに比して動力性能の向上を図ることができ、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘに拘わらず比較的高い電圧を許容上限電圧ＶＨｌｉｍとするものに比してモータ３２の絶縁劣化が促進されたり絶縁破壊が生じたりするのを抑制することができる。特に、大気圧Ｐｏｕｔが閾値Ｐｒｅｆ未満の領域で、標準電圧ＶＨｓｅｔ以下の範囲内で、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘが小さいほど高くなる傾向に許容上限電圧ＶＨｌｉｍを設定することにより、大気圧Ｐｏｕｔが比較的小さいときに、上述の効果を奏することができる。
【００４７】
実施例の電気自動車２０では、駆動電圧系電力ライン４２の許容上限電圧ＶＨｌｉｍは、大気圧Ｐｏｕｔが閾値Ｐｒｅｆ以上の領域では、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘに拘わらず標準電圧ＶＨｓｅｔが設定され、大気圧Ｐｏｕｔが閾値Ｐｒｅｆ未満の領域では、標準電圧ＶＨｓｅｔ以下の範囲内で、大気圧Ｐｏｕｔが低いほど低くなる傾向に設定され且つモータ３２の誘電正接ｔａｎδｘが小さいほど高くなる傾向に設定されるものとしたが、大気圧Ｐｏｕｔが閾値Ｐｒｅｆ以上か否かに拘わらず、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘが小さいほど高くなる傾向に設定されるものとしてもよい。
【００４８】
実施例の電気自動車２０では、大気圧Ｐｏｕｔに基づいて駆動電圧系電力ライン４２の許容上限電圧ＶＨｌｉｍを設定するものとしたが、標高を検出するセンサからの現在地の標高ｈに基づいて駆動電圧系電力ライン４２の許容上限電圧ＶＨｌｉｍを設定するものとしてもよい。この場合、例えば、標高ｈが閾値ｈｒｅｆ（例えば、閾値Ｐｒｅｆに相当する標高ｈなど）以下の領域では、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘに拘わらず標準電圧ＶＨｓｅｔを許容上限電圧ＶＨｌｉｍに設定し、標高ｈが閾値ｈｒｅｆより高い領域では、標準電圧ＶＨｓｅｔ以下の範囲内で、標高ｈが高いほど低くなる傾向で且つモータ３２の誘電正接ｔａｎδｘが小さいほど（モータ３２の絶縁劣化程度が小さいほど）高くなる傾向に許容上限電圧ＶＨｌｉｍを設定することができる。
【００４９】
実施例の電気自動車２０では、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘに基づいて駆動電圧系電力ライン４２の許容上限電圧ＶＨｌｉｍを設定するものとしたが、誘電正接ｔａｎδｘの演算に用いるコンデンサ９６の静電容量Ｃｘに基づいて駆動電圧系電力ライン４２の許容上限電圧ＶＨｌｉｍを設定するものとしてもよいし、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘに基づく余寿命に基づいて駆動電圧系電力ライン４２の許容上限電圧ＶＨｌｉｍを設定するものとしてもよい。
【００５０】
実施例の電気自動車２０では、ローパスフィルタ７２を備えると共にリレー７０がＵ相，Ｖ相，Ｗ相用の切替部７０Ｕ，７０Ｖ、７０Ｗを備えるものとしたが、ローパスフィルタ７２を備えないと共にリレー７０がＵ相用の切替部７０Ｕを備えないものとしてもよい。この場合、絶縁劣化程度検出処理を実行する際には、正弦波電圧ではなく、通常の駆動制御を実行する際（走行する際）と同様にＰＷＭ電圧をＵ相の端子３４Ｕに印加することになる。
【００５１】
実施例の電気自動車２０では、シェーリングブリッジ回路９０を設けるものとしたが、これ以外のブリッジ回路を設けるものとしてもよい。
【００５２】
実施例では、駆動輪２６ａ，２６ｂに接続された駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２を備える電気自動車２０に適用するものしたが、例えば、図９の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、遊星歯車機構１２６を介して駆動軸２２に接続されたエンジン１２２およびモータ１２４と、駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２と、を備えるハイブリッド自動車１２０に適用するものとしてもよい。また、図１０の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン１２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と駆動輪２６ａ，２６ｂに連結された駆動軸２２に接続されたアウターロータ２３４とを有しエンジン１２２からの動力の一部を駆動軸２２に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。さらに、図１１の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動軸２２に変速機３３０を介してモータ３２を取り付けると共に、モータ３２の回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン１２２を接続する構成とし、エンジン１２２からの動力をモータ３２の回転軸と変速機３３０とを介して駆動軸２２に出力すると共にモータ３２からの動力を変速機３３０を介して駆動軸２２に出力するハイブリッド自動車３２０に適用するものとしてもよい。
【００５３】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「モータ」に相当し、バッテリ３９が「バッテリ」に相当し、昇圧コンバータ４０が「昇圧コンバータ」に相当し、図７の昇圧制御ルーチンを実行する電子制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。
【００５４】
ここで、「モータ」としては、同期発電電動機として構成されたモータ３２に限定されるものではなく、誘導電動機など、如何なるタイプのモータであっても構わない。「バッテリ」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ３９に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池など、如何なるタイプのバッテリであっても構わない。「昇圧コンバータ」としては、昇圧コンバータ４０に限定されるものではなく、バッテリが接続された電池電圧系とインバータが接続された駆動電圧系とに接続されて駆動電圧系の電圧を調節可能なものであれば如何なるタイプの昇圧コンバータであっても構わない。「制御手段」としては、モータ３２の誘電正接ｔａｎδｘが小さい（モータ３２の絶縁劣化程度が小さい）ほど高くなる傾向に許容上限電圧ＶＨｌｉｍを設定し、設定した許容上限電圧ＶＨｌｉｍ以下の範囲内で駆動電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨが調節されるよう昇圧コンバータ４０を制御するものに限定されるものではなく、前記制御手段は、モータの絶縁劣化程度が小さいほど高くなる傾向に許容上限電圧を設定し、駆動電圧系の電圧が許容上限電圧以下の範囲内で調節されるよう昇圧コンバータを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。
【００５５】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００５６】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
２０  電気自動車、２２  駆動軸、２４  デファレンシャルギヤ、２６ａ、２６ｂ  駆動輪、３２  モータ、３２ａ  回転位置検出センサ、３３  回転子、３４  三相コイル、３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗ  端子、３５  固定子、３６  端子台、３７  モータケース、３８  インバータ、３９  バッテリ、４０  昇圧コンバータ、４１  リアクトル、４２  駆動電圧系電力ライン、４４  電池電圧系電力ライン、４６，４８  コンデンサ、４６ａ，４８ａ  電圧センサ、５０  電子制御ユニット、５２  ＣＰＵ、５４  ＲＯＭ、５６  ＲＡＭ、６０  イグニッションスイッチ、６１  シフトレバー、６２  シフトポジションセンサ、６３  アクセルペダル、６４  アクセルペダルポジションセンサ、６５  ブレーキペダル、６６  ブレーキペダルポジションセンサ６８  車速センサ、６９  大気圧センサ、７０  リレー、７０Ｕ，７０Ｖ，７０Ｗ  切替部、７２  ローパスフィルタ、９０  シェーリングブリッジ回路、９１  絶縁体、９２  電極、９３  診断用モジュール、９５  第１部位、９６  コンデンサ、９７  抵抗、１００  第２部位、１０１  コンデンサ、１０２  抵抗、１０５  第３部位、１０６  可変抵抗、１１０  第４部位、１１１  可変コンデンサ、１１２  抵抗、１１５  第５部位、１１６  抵抗、１１７  電流センサ、１２０，２２０，３２０  ハイブリッド自動車、１２２  エンジン、１２４  モータ、１２６  遊星歯車機構、２３０  対ロータ電動機、２３２  インナーロータ、２３４  アウターロータ、３２０  ハイブリッド自動車、３２９  クラッチ、３３０  変速機、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ３１，Ｄ３２  ダイオード、Ｐａ１〜Ｐａ３  接続点、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ３１，Ｔ３２  トランジスタ。
【図１】
2014161165.tif 000009
【図２】
2014161165.tif 000010
【図３】
2014161165.tif 000011
【図４】
2014161165.tif 000012
【図５】
2014161165.tif 000013
【図６】
2014161165.tif 000014
【図７】
2014161165.tif 000015
【図８】
2014161165.tif 000016
【図９】
2014161165.tif 000017
【図１０】
2014161165.tif 000018
【図１１】
2014161165.tif 000019