(57)【要約】【課題】電気自動車やハイブリッド自動車の電動車両に適用され、バッテリの異常が検出されたとき、バッテリとインバータとの間の電源リレーを遮断するための制御方法において、電源リレーを遮断したとき、電動機が発生する逆起電圧によってインバータのシステム電圧が上昇し、過電圧異常に至ることを防止する。【解決手段】この制御方法は、電動機の回転に伴って発生する逆起電圧Ｖｂｅを取得する段階（Ｓ０２）、取得された逆起電圧がシステム電圧ＶＨ以下のとき（Ｓ０３：ＹＥＳ）、インバータの駆動を許可し（Ｓ０４）、電動機制御装置がインバータに出力するｄｑ軸電流指令のうち電動機を励磁するｄ軸電流指令について、電動機の回転に伴って発生する正の界磁電流を打ち消すように、負の値であるｄ軸電流指令の絶対値を大きくする弱め界磁制御を実行する段階（Ｓ０５）、及び、電源リレーを遮断する段階（Ｓ０６）を含む。【選択図】図４
2014233109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動車両の車輪（１４）を駆動する動力源を構成する電動機（３３）と、
直流電力を蓄電可能な蓄電装置（４４）と、
前記蓄電装置の直流電力を交流電力に変換し前記電動機を駆動するインバータ（２３）と、
前記インバータに出力するｄｑ軸電流指令を演算し、前記インバータを構成する複数のスイッチング素子（６１−６６）のオン／オフを切り替えて前記電動機の通電を制御する電動機制御装置（３０）と、
前記インバータの入力部において前記蓄電装置に対して並列に接続され、電極間の電圧が前記インバータに入力されるシステム電圧（ＶＨ）となる平滑コンデンサ（２４）と、
前記蓄電装置の異常を検出する蓄電装置異常検出手段（４２）と、
前記蓄電装置と前記平滑コンデンサとの間に設けられ、前記蓄電装置から前記インバータへの電力供給を遮断可能な電源リレー（４５）と、
を備えた電動車両に適用され、前記蓄電装置異常検出手段によって前記蓄電装置の異常が検出されたとき、前記電源リレーを遮断するための制御方法であって、
前記電動機の回転に伴って発生する逆起電圧（Ｖｂｅ）を取得する段階（Ｓ０２）と、
取得された逆起電圧が前記システム電圧以下のとき、前記インバータの駆動を許可し、前記電動機制御装置が前記インバータに出力するｄｑ軸電流指令のうち前記電動機を励磁するｄ軸電流指令について、前記電動機の回転に伴って発生する正の界磁電流を打ち消すように、負の値であるｄ軸電流指令の絶対値を大きくする弱め界磁制御を実行する段階（Ｓ０３−Ｓ０５）と、
前記電源リレーを遮断する段階（Ｓ０６）と、
を含むことを特徴とする電動車両の制御方法。
【請求項２】
前記弱め界磁制御を実行する段階において、
前記電動機のトルクに寄与するｑ軸電流指令の値をゼロとすることを特徴とする請求項１に記載の電動車両の制御方法。
【請求項３】
前記逆起電圧を取得する段階において、
前記電動機の回転数（Ｎｍ）と、回転数に対する逆起電圧の比例定数である逆起電圧定数（Ｋｂｅ）とに基づいて、逆起電圧を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の電動車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両を制御する制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低燃費、低排気エミッションの社会的要請から車両の動力源として交流電動機を搭載した電気自動車やハイブリッド自動車の電動車両が注目されている。一般に電動車両においては、二次電池等からなる蓄電装置と電動機とを、昇圧コンバータやインバータ等で構成された電力変換ユニットを介して接続し、蓄電装置の直流電力を交流電力に変換して交流電動機を駆動する。また、蓄電装置と電力変換ユニットとの間に、蓄電装置からの電力供給を遮断するための電源リレーを設けたものがある。
【０００３】
例えば特許文献１に開示されたハイブリッド車両では、蓄電装置としてのバッテリが故障したとき、電源リレー（システムメインリレー）を遮断し、発電機（第１のモータ）の発電量と電動機（第２のモータ）の消費電力量とをバランスさせてバッテリレス走行を行う。電源リレーを遮断するとき、電動機を駆動するインバータのゲート駆動を禁止し、バッテリからの電力の放出をゼロとすることで電源リレーの接点の溶着を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２９８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動車両の走行中にバッテリが故障したとき、電源リレーを遮断した後に取り得る措置は、特許文献１のようにバッテリを用いないで走行することに限らない。例えば動力源として電動機のみを備える電動車両では、バッテリが故障したとき、電源リレーを遮断し、慣性走行後、或いは強制制動によって車両を停止させることが考えられる。
【０００６】
ところで、電動機の回転数が高くなるほど電動機が発生する逆起電圧が高くなる。そのため、逆起電圧がインバータのシステム電圧を超えるような高回転数領域で電源リレーが遮断された場合、電動機が発生した電圧は、バッテリに回生されず、インバータの入力部に設けられる平滑コンデンサに充電されることとなる。
その結果、インバータに入力されるシステム電圧が正常範囲を超え、過電圧異常に至るおそれがある。さらには、インバータを構成するスイッチング素子の破損に至るおそれがある。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、蓄電装置と電動機を駆動するインバータとの間の電源リレーを遮断したとき、電動機が発生する逆起電圧によってインバータのシステム電圧が上昇し、過電圧異常に至ることを防止する電動車両の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の制御方法は、電動車両の車輪を駆動する動力源を構成する電動機と、直流電力を蓄電可能な蓄電装置と、蓄電装置の直流電力を交流電力に変換し電動機を駆動するインバータと、電動機制御装置と、蓄電装置異常検出手段と、平滑コンデンサと、電源リレーとを備えた電動車両に適用され、蓄電装置異常検出手段によって蓄電装置の異常が検出されたとき、電源リレーを遮断するための制御方法である。
この電動車両は、動力源として電動機のみを有する電気自動車でもよく、動力源として電動機とエンジンとの両方を有するハイブリッド自動車でもよい。
【０００９】
電動機制御装置は、インバータに出力するｄｑ軸電流指令を演算し、インバータを構成する複数のスイッチング素子のオン／オフを切り替えて電動機の通電を制御する。
平滑コンデンサは、インバータの入力部において蓄電装置に対して並列に接続される。平滑コンデンサの電極間の電圧は、インバータに入力されるシステム電圧となる。
電源リレーは、蓄電装置と平滑コンデンサとの間に設けられ、蓄電装置からインバータへの電力供給を遮断可能である。
【００１０】
この制御方法は、下記（１）−（３）の段階を含むことを特徴とする。
（１）電動機の回転に伴って発生する逆起電圧を取得する段階。この「取得する」には、計算式により逆起電圧を算出する場合以外に、例えばマップを参照して逆起電圧を求める場合等を含む。
（２）取得された逆起電圧がシステム電圧以下のとき、インバータの駆動を許可し、電動機制御装置がインバータに出力するｄｑ軸電流指令のうち電動機を励磁するｄ軸電流指令について、電動機の回転に伴って発生する正の界磁電流を打ち消すように、負の値であるｄ軸電流指令の絶対値を大きくする弱め界磁制御を実行する段階。
（３）電源リレーを遮断する段階。
【００１１】
本発明では、逆起電圧がインバータのシステム電圧を超えるような高回転数領域では、そのまま電源リレーを遮断するのでなく、電動機の界磁電流を打ち消すように弱め界磁制御を実行しつつ、電源リレーを遮断する。これにより、電源リレーを遮断したとき、電動機が発生する逆起電圧によってインバータのシステム電圧が上昇し、過電圧異常に至ることを防止することができる。よって、インバータを構成するスイッチング素子の破損を防止することができる。
【００１２】
弱め界磁制御を実行する段階において、電動機のトルクに寄与するｑ軸電流指令の値をゼロとすることが好ましい。これにより、電源リレーを遮断したとき、運転者に違和感を与えることを防止することができる。
【００１３】
逆起電圧を取得する段階において、電動機の回転数と、回転数に対する逆起電圧の比例定数である逆起電圧定数とに基づいて、逆起電圧を算出することが好ましい。
技術常識によると、電動機制御装置は、回転角センサから電動機の電気角を取得し、電気角速度や回転数の情報に換算して通常走行時の制御に用いる可能性が高い。そこで、既知情報である回転数を利用して逆起電圧を容易に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の制御方法が適用される第１実施形態の電動車両である電気自動車のシステム図である。
【図２】第１実施形態の電気自動車の電動機駆動回路の模式図である。
【図３】電源リレーを遮断したとき、電動機に発生する逆起電力によって電動機駆動回路に流れる電流を示す図である。
【図４】本発明の電動車両の制御方法による電源リレー遮断処理を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）：ｄｑ軸電流座標でインバータの弱め界磁制御を説明する図である。        （ｂ）：ｄｑ軸電圧座標でインバータの電圧制御を説明する図である。
【図６】本発明の制御方法が適用される第２実施形態の電動車両であるシリーズハイブリッド自動車のシステム図である。
【図７】本発明の制御方法が適用される第３実施形態の電動車両であるシリーズパラレルハイブリッド自動車のシステム図である。
【図８】第３実施形態のシリーズパラレルハイブリッド自動車における動力分割機構の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の制御方法が適用される電動車両の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の制御方法が適用される第１実施形態の電動車両について、図１〜図５を参照して説明する。図１に示す第１実施形態の電動車両は、車輪１４を駆動する動力源として電動機３３のみを備える電気自動車である。
【００１６】
電動機３３の回転軸は減速ギア機構１８に接続されており、電動機３３の回転は、回転数が低下すると共にトルクが増大してプロペラ軸１７に伝達される。プロペラ軸１７の動力は、デファレンシャルギア機構１９や車軸１３等を介して車輪１４に伝達される。
電動機３３は、永久磁石式同期型の三相交流電動機であり、広い概念では、トルクを発生する電動機としての機能、及び、トルクを受けて発電する発電機としての機能を有する「モータジェネレータ」である。本実施形態では、電動機３３は、主に電力を消費しつつ力行動作を行う装置として機能する。
【００１７】
電動機３３は、バッテリ４４、電源リレー４５及び電力変換ユニット２０１から構成される電動機駆動回路３１１によって駆動される。電動機駆動回路３１１について、図１、図２を参照して説明する。
図２では、電動機３３をＹ結線で例示しているが、Δ結線としてもよい。
【００１８】
バッテリ４４は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池、又は電気二重層キャパシタ等により構成される充放電可能な「蓄電装置」である。バッテリ４４は、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ：充電量）が限界充電量以下である範囲で充電され、電力変換ユニット２０１に供給する直流電力を蓄電可能である。
バッテリ４４の温度、電流、電圧等の情報は、監視ユニット４３によって監視される。監視ユニット４３は、これらの情報をバッテリ制御部４２に通信する。
【００１９】
電源リレー４５は、バッテリ４４と電力変換ユニット２０１との間に設けられ、バッテリ４４から電力変換ユニット２０１への電力供給を遮断可能である。図２に示すように、通常走行時には、電源リレー４５は閉状態、すなわち導通状態である。
本実施形態の電源リレー４５は、バッテリ４４の高電位側に１つ、低電位側に２つの計３つのリレーから構成されている。低電位側のリレーのうち１つは、電流制限用抵抗器を介したバイパス回路に設けられている。これらのリレーの開閉順を規定することで、突入電流による接点の溶着を防止することができる（特許文献１参照）。
【００２０】
電力変換ユニット２０１は、昇圧コンバータ２１、平滑コンデンサ２４、１つのインバータ２３を含み、バッテリ４４の直流電力を交流電力に変換して電動機３３に供給する。
昇圧コンバータ２１は、ＤＣＤＣコンバータであり、バッテリ４４の電圧をシステム電圧ＶＨに昇圧して出力する。システム電圧ＶＨは、インバータ２３の高電位ラインＬｐと低電位ラインＬｇとの間の電圧に相当し、「インバータ入力電圧」とも言い換えられる。システム電圧ＶＨは、インバータ２３の出力電圧の指標となる変調度若しくは電圧利用率の基準となる。
平滑コンデンサ２４は、インバータ２３の入力部にバッテリ４４に対して並列に接続され、システム電圧ＶＨの脈動を抑制し、平滑化する。
【００２１】
インバータ２３は、ブリッジ接続されたスイッチング素子６１−６６を含む。スイッチング素子６１、６２、６３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の上アームのスイッチング素子であり、スイッチング素子６４、６５、６６は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の下アームのスイッチング素子である。スイッチング素子６１−６６として、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ、その他のバイポーラトランジスタ等が用いられる。
電動機制御装置３０から出力されるＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子６１−６６のオン／オフが制御されることで、インバータ２３は、三相交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを生成する。電動機３３は、インバータ２３によって生成された三相交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが印加されることにより駆動が制御される。
【００２２】
このように電動機３３は、基本的にバッテリ４４の直流電力を消費しつつ力行動作によりトルクを発生する。一方、電動機３３の回転に伴ってコイルに発生する誘導起電力は、電動機駆動回路３１１に対し「逆起電力」として作用する。この逆起電力は、電動機３３の回転数に比例して増加し、高回転領域では逆起電圧Ｖｂｅがシステム電圧ＶＨを超える場合がある。このとき、逆起電力に基づく電流は、インバータ２３、昇圧コンバータ２１及び電源リレー４５を経由して流れ、過剰な電力がバッテリ４４に回生される。
【００２３】
図１に戻って説明を続ける。統括制御装置４０は、マイクロコンピュータ等により構成され、内部にはＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらを接続するバスライン等を備えている。統括制御装置４０は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理により、電動車両全体を統括的に制御する。
【００２４】
統括制御装置４０は、アクセルセンサからのアクセル信号、ブレーキスイッチからのブレーキ信号、シフトスイッチからのシフト信号、及び、車両の速度に関する車速信号等が入力される。特に本実施形態の統括制御装置４０は、内部に車両駆動制御部４１とバッテリ制御部４２とを含む。
車両駆動制御部４１は、車両駆動の制御を担う中心的な部分である。
【００２５】
バッテリ制御部４２は、監視ユニット４３から取得した情報に基づいてバッテリ４４の電池残量を推定したり、異常を検出したりする。電池残量の指標としては、上述したＳＯＣや、放電可能電力Ｗｏｕｔ／充電可能電力Ｗｉｎ（例えば特開２０１０−９８８８２号公報参照）が用いられる。バッテリ制御部４２は、充放電がされているにもかかわらずＳＯＣが変化しなくなった場合や、温度が異常となった場合等に、バッテリ４４が異常であると判断し、車両駆動制御部４１に通信する。バッテリ制御部４２は、特許請求の範囲に記載の「蓄電装置異常検出手段」に相当する。
統括制御装置４０は、車両の運転状態を総合的に検出し、車両の運転状態に応じて電動機制御装置３０、電源リレー４５等に対する要求を出力する。
【００２６】
電動機制御装置３０は、統括制御装置４０からの要求に基づき、電力変換ユニット２０１の昇圧コンバータ２１及びインバータ２３のスイッチング動作を制御することで、電動機３３の通電を制御する。通常走行時においては、電動機制御装置３０は、統括制御装置４０からのトルク指令に応じて、インバータ２３に出力するｄｑ軸電流指令を演算し、スイッチング素子６１−６６のオン／オフを切り替えて電動機３３の通電を制御する。
回転角センサ３４は、電動機３３のロータ近傍に設けられ、電気角θを検出する。電動機制御装置３０は、回転角センサ３４が検出した電気角θに基づき、座標変換等の演算を行う。また、電気角θの変化量によって電動機３３の電気角速度ωや回転数Ｎｍを算出する。
【００２７】
以上の構成の電気自動車において、走行中にバッテリ制御部４２が監視ユニット４３からの情報によってバッテリ４４の異常を検出した場合を想定する。この場合、フェールセーフの観点から、統括制御装置４０が電源リレー４５に対して遮断を要求し、バッテリ４４から電力変換ユニット２０１への電力供給を中止することが望まれる。この場合に想定される問題について、図３を参照して説明する。
【００２８】
図３は、図２に対し、電源リレー４５が開状態、すなわち遮断状態となっている。この場合、電動機３３の高回転領域では、逆起電圧Ｖｂｅがシステム電圧ＶＨを超えると、逆起電力による電流Ｉｂｅが、インバータ２３のスイッチング素子６１−６６の還流ダイオードを通って流れる。電動機３３のコイルの中性点に入る電流を正、中性点から出て行く電流を負とすると、例えばＵ相電流が負、Ｖ相及びＷ相が正となるタイミングでは、電流Ｉｂｅは、破線で示すような経路を通って流れる。ところが、電源リレー４５が遮断されているため、過剰な電力はバッテリ４４に回生されず、平滑コンデンサ２４に充電されることとなる。
【００２９】
この状態が継続すると、システム電圧ＶＨが上昇し、過電圧異常となるおそれがある。さらには、インバータ２３を構成するスイッチング素子６１−６６の破損に至るおそれがある。
そこで本発明の制御方法は、このような問題を解決するため、バッテリ４４の異常が検出されたとき、そのまま電流リレー４５を遮断するのでなく、以下に説明する「電源リレー遮断処理」を通じて電源リレー４５を遮断することを特徴とする。
【００３０】
次に、統括制御装置４０による電源リレー遮断処理のフローについて、図４のフローチャートを参照して説明する。フローチャートの説明で記号「Ｓ」はステップを意味する。
Ｓ０１では、監視ユニット４３からバッテリ制御部４２に通信された異常検出信号に基づく「電源リレー４５の遮断要求」があるか否か判断する。遮断要求がある場合（Ｓ０１：ＹＥＳ）、以下のＳ０２〜Ｓ０６を実行する。
【００３１】
Ｓ０２では、電動機制御装置３０から通信された電動機３３の回転数Ｎｍ、及び、予め記憶している比例定数である逆起電圧定数Ｋｂｅに基づき、逆起電圧Ｖｂｅを下式（１）により算出する。
Ｖｂｅ［Ｖ］＝Ｋｂｅ［Ｖ／ｒｐｍ］×Ｎｍ［ｒｐｍ］    ・・・（１）
逆起電圧Ｖｂｅは、上記の計算の他、回転数Ｎｍと逆起電圧Ｖｂｅとの特性マップを参照して求めてもよい。マップを参照して逆起電圧Ｖｂｅを求めることも、特許請求の範囲に記載の「逆起電圧を取得する」に含まれる。
【００３２】
電動機制御装置３０は、回転角センサ３４から電動機３３の電気角θを取得し、電気角速度ω、回転数Ｎｍ等の情報に換算して通常走行時の制御に用いているため、既知情報である回転数Ｎｍを利用して、逆起電圧Ｖｂｅを容易に求めることができる。
ただし、電動機３３の回転数Ｎｍは、減速ギア機構１８のギア比を通してプロペラ軸１７や車軸１３の回転数と相関しているため、他の実施形態では、電動機３３の回転数Ｎｍに代え、プロペラ軸１７や車軸１３の回転数、又は車速に基づいて逆起電圧Ｖｂｅを取得するようにしてもよい。
【００３３】
続くＳ０３では、得られた逆起電圧Ｖｂｅとシステム電圧ＶＨとを比較する。逆起電圧Ｖｂｅがシステム電圧ＶＨ以下の場合（Ｓ０３：ＮＯ）、電源リレー４５を遮断しても、逆起電圧Ｖｂｅによってシステム電圧ＶＨが上昇するおそれはないと判断される。そこでＳ０６に移行し、電源リレー４５の遮断を指令する。
一方、逆起電圧Ｖｂｅがシステム電圧ＶＨを超えている場合（Ｓ０３：ＹＥＳ）、そのまま電源リレー４５を遮断すると、逆起電圧Ｖｂｅによってシステム電圧ＶＨが上昇し、インバータ２３のスイッチング素子６１−６６が破損するおそれがある。それを回避するため、Ｓ０４に移行し、電動機制御装置３０に対し、インバータ２３の駆動を許可する。
【００３４】
そして、Ｓ０５では、電動機制御装置３０に対し、逆起電圧Ｖｂｅによる影響を打ち消すため、且つ、運転者に違和感を与えないようにするため、インバータ２３を「弱め界磁及びゼロトルク」制御するよう要求する。この「弱め界磁及びゼロトルク」制御の詳細については後述する。
【００３５】
こうして、インバータ２３を弱め界磁制御することで逆起電圧Ｖｂｅによる影響を打ち消し、電源リレー４５を遮断したときシステム電圧ＶＨが上昇しないような状況を準備した上で、Ｓ０６に移行し、電源リレー４５の遮断を指令する。以上で電源リレー遮断処理を終了する。
その後、運転者は状況に応じて、慣性トルクが利用可能な範囲で車両を走行させ、或いは、ブレーキを操作して車両を強制的に制動させることができる。
【００３６】
続いて、Ｓ０５の「弱め界磁及びゼロトルク」制御について図５を参照して説明する。
インバータ２３は、電動機３３に供給されるｄｑ軸電流についての指令値と検出値との偏差をゼロとするようにｄｑ軸電圧指令を制御する電流フィードバック制御方式によって制御される。
一般に電動機のｄｑ軸電圧方程式は、式（２）、（３）で表される。
Ｖｄ＝（Ｒ＋ＰＬｄ）×Ｉｄ−ω×Ｌｑ×Ｉｑ            ・・・（２）
Ｖｑ＝ω×Ｌｄ×Ｉｄ＋（Ｒ＋ＰＬｑ）×Ｉｑ＋ω×ψ    ・・・（３）
また、電動機のトルクＴは、式（４）で表される。
Ｔ＝ｐｍ×｛Ｉｑ×ψ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）×Ｉｄ×Ｉｑ｝    ・・・（４）
【００３７】
記号は、以下のとおりである。
Ｖｄ、Ｖｑ：ｄ軸電圧、ｑ軸電圧
Ｉｄ、Ｉｑ：ｄ軸電流、ｑ軸電流
Ｒ：電機子抵抗
Ｐ：時間微分係数（＝ｄ／ｄｔ）
Ｌｄ、Ｌｑ：ｄ軸自己インダクタンス、ｑ軸自己インダクタンス
ω：電気角速度
ψ：永久磁石の電機子鎖交磁束
ｐｍ：電動機の極対数
【００３８】
ところで、走行中にバッテリ４４が故障したため電源リレー４５を遮断しようという状況において電動機３３が運転者の意図しないトルクを出力すると、運転者に違和感を与えるおそれがある。そこで、統括制御装置４０は、電動機制御装置３０に対し、電動機３３のトルクをゼロとする「ゼロトルク制御」を行うよう要求する。ここで、トルクがゼロであるとは、厳密な０［Ｎｍ］に限らず、例えば、減速ギア機構１８や車輪１４等の機械的抵抗の合計に満たないような、実質的に無いに等しい微小な範囲のトルクを含む。
【００３９】
式（４）から、ｑ軸電流指令Ｉｑをゼロ（Ｉｑ≒０）とすれば電動機３３のトルクＴはゼロになる。ここで、電流の「ゼロ」についても、上記のトルクと同様、厳密な０［Ａ］に限らず、実質的に０［Ａ］と同等の範囲の値を含む。
また、電動機３３の力行動作で励磁により電力を消費させるときのｄ軸電流指令Ｉｄは負の値となる。したがって、図５（ａ）のｄｑ電流座標に示すように、ゼロトルク制御のための電流指令ベクトルＩは、「Ｉｄ＜０、Ｉｑ≒０」となる。
【００４０】
次に、式（２）、（３）で「Ｉｑ≒０」とすると、ｄｑ軸電圧指令Ｖｄ、Ｖｑについて、式（２’）、（３’）が得られる。
Ｖｄ＝（Ｒ＋ＰＬｄ）×Ｉｄ      ・・・（２’）
Ｖｑ＝ω×Ｌｄ×Ｉｄ＋ω×ψ    ・・・（３’）
ｑ軸電圧指令Ｖｑの第２項「ω×ψ」は、逆起電力に起因する電圧であり、電動機３３の回転数Ｎｍに比例して増加する。
また、電圧指令ベクトルＶの大きさは、式（５）で表される。
Ｖ＝√（Ｖｄ2＋Ｖｑ2）    ・・・（５）
【００４１】
図５（ｂ）のｄｑ電圧座標に示すように、ｑ軸電圧指令Ｖｑの第２項「ω×ψ」はＶｑ軸上の正方向に示される。一方、第１項「ω×Ｌｄ×Ｉｄ」は、ｄ軸電流指令Ｉｄが負の値であることからＶｑ軸上の負方向に示される。したがって、第２項の値から第１項の絶対値を差し引いた値が、ブロック矢印で示すｑ軸電圧指令Ｖｑとなる。
ここで、いわゆる「弱め界磁制御」とは、電動機３３の回転によって発生する正の界磁電流（ｄ軸電流）を打ち消すように、負の値であるｄ軸電流指令Ｉｄの絶対値を大きくする制御をいう。負の値であるｄ軸電流指令Ｉｄの絶対値を大きくすることで、第１項「ω×Ｌｄ×Ｉｄ」が負方向に大きくなり、ブロック矢印で示すｑ軸電圧指令Ｖｑは小さくなる。すなわち、ｄ軸インダクタンスＬｄにより発生する磁束（Ｌｄ×Ｉｄ）によって電機子磁束ψを打ち消す。そうすることで、式（５）による電圧指令ベクトルＶを小さくし、インバータ２３が生成する電圧がシステム電圧ＶＨ以下、すなわち破線円の内側となるようにする。
【００４２】
本実施形態では、電源リレー遮断処理において、以上のように弱め界磁制御を実行することにより、電源リレー４５を遮断したとき、システム電圧ＶＨが上昇し、過電圧異常に至ることを防止する。よって、インバータ２３を構成するスイッチング素子６１−６６の破損を防止することができる。
また、弱め界磁制御と共に、電動機３３のトルクに寄与するｑ軸電流指令をゼロとするゼロトルク制御を実行することにより、電源リレー４５を遮断したとき、運転者に違和感を与えることを防止することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
本発明の制御方法が適用される第２実施形態の電動車両について、図６を参照して説明する。第２実施形態の電動車両は、いわゆるシリーズハイブリッド自動車である。
シリーズハイブリッド自動車は動力源としてエンジン１１、発電機３２及び電動機３３を備え、エンジン１１の動力で発電機３２が生成した電力を用いて電動機３３が車輪１４を駆動する。
【００４４】
エンジン１１は、例えば４気筒のガソリンエンジンであり、エンジン１１の出力トルクは、クランク軸１５を介して発電機３２の回転軸に伝達される。エンジン制御装置１０は、図示しないクランク角センサから入力されるクランク角信号に基づいてクランク軸１５のクランク角やエンジン回転速度等の情報を取得し、エンジン１１の運転を制御する。
また、統括制御装置４０は、エンジン制御装置１０と電動機制御装置３０との間で信号を送受信し、エンジン１１と、発電機３２及び電動機３３との駆動を調整する。
【００４５】
発電機３２及び電動機３３は、いずれも「モータジェネレータ」である。第２実施形態、及び次の第３実施形態では、ハイブリッド自動車において主に発電機として用いられるモータジェネレータを「発電機３２」といい、主に電動機として用いられるモータジェネレータを「電動機３３」という。
本実施形態の主たる作動において、発電機３２はエンジン１１の動力によって発電し、電動機３３は、力行動作により電力を消費しつつ車軸１３を介して車輪１４を駆動する。
【００４６】
第２実施形態の電動機駆動回路３１２において、電力変換ユニット２０２は、昇圧コンバータ２１、平滑コンデンサ２４（図６では図示を省略する）、発電機３２を駆動する第１インバータ２２、及び、電動機３３を駆動する第２インバータ２３を備えている。第２インバータ２３は、第１実施形態におけるインバータ２３と実質的に同一である。
発電機３２は、第１インバータ２２、昇圧コンバータ２１及び電源リレー４５を介してバッテリ４４と接続されている。電動機３３は、第２インバータ２３、昇圧コンバータ２１及び電源リレー４５を介してバッテリ４４と接続されている。
【００４７】
すなわち、電動機駆動回路３１２は、図２の電動機駆動回路３１１に対し、平滑コンデンサ２４の反バッテリ４４側で、第１インバータ２２及び発電機３２と、第２インバータ２３及び電動機３３とが並列に接続された構成である。
発電機３２及び電動機３３は、電動機制御装置３０が第１インバータ２２及び第２インバータ２３を制御することによって駆動が制御される。つまり、「電動機制御装置」という用語中の「電動機」は「モータジェネレータ」の意味で用いられている。
【００４８】
第２実施形態では、エンジン１１は、発電機３２を発電させるためだけに比較的安定した運転条件で回転する。発電機３２は、生成した電力を基本的にバッテリ４４に充電し、電動機３３は、バッテリ４４の電力によって駆動される。ただし、発電機３２が生成した電力の一部をそのまま用いて電動機３３を駆動することも理論的には可能である。
【００４９】
バッテリ制御部４２によりバッテリ４４の異常が検出された場合、統括制御装置４０は、第１実施形態と同様に電源リレー遮断処理を実行する。すなわち、電動機３３の逆起電圧Ｖｂｅが第２インバータ２３のシステム電圧ＶＨより大きいときには、電動機制御装置３０に対し第２インバータ２３を弱め界磁制御、好ましくは、さらにゼロトルク制御するように要求した後、電源リレー４５を遮断する。
よって、第２実施形態の電動車両においても、本発明の制御方法により、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５０】
なお、電源リレー４５を遮断した後は、統括制御装置４０は、２通りの処理を実行する可能性が考えられる。
停車する場合は、エンジン制御装置１０にエンジン１１を停止するよう指令し、発電機３２による発電を停止させる。これにより、電動機３３への電力供給が遮断され、第１実施形態と同様、慣性走行後、或いは強制制動によって車両を停止させることができる。
他方、所定の運転条件の下、発電機３２の発電量と電動機３３の消費電力量とをバランスさせて、バッテリ４４の電力を用いない走行を行う可能性もある。
【００５１】
（第３実施形態）
本発明の制御方法が適用される第３実施形態の電動車両について、図７、図８を参照して説明する。図７に示す第３実施形態の電動車両は、いわゆるシリーズパラレルハイブリッド自動車である。
シリーズパラレルハイブリッド自動車は、エンジン１１の動力を動力分割機構１６で分割し、その一方の動力で直接車輪１４を駆動し、もう一方の動力で発電機３２に発電させる。電動機３３は、発電機３２が生成しバッテリ４４に充電された電力を用い、或いは、発電機３２が生成した電力を直接用いて車輪１４を駆動する。車両の走行条件によって、エンジン１１のみによる走行、電動機３３のみによる走行、エンジン１１と電動機３３との両方による走行を切り替えることができるのが特徴である。
【００５２】
シリーズパラレルハイブリッド自動車のシステムでは、第２実施形態のシリーズハイブリッド自動車に対し、動力分割機構１６が主要構成要素として追加され、その他の構成については、基本的に第２実施形態と同様である。動力分割機構１６は、エンジン１１のクランク軸１５の動力を二系統に分割する。
【００５３】
図８に示すように、動力分割機構１６は、サンギア１６ａとピニオンギア（プラネタリキャリア）１６ｂとリングギア１６ｃ等からなる遊星ギア機構で構成されている。ピニオンギア１６ｂには、キャリアを介してエンジン１１のクランク軸１５が連結され、サンギア１６ａには発電機３２の回転軸が連結されている。リングギア１６ｃの動力はプロペラ軸１７に伝達され、プロペラ軸１７の動力は、デファレンシャルギア機構１９や車軸１３等を介して車輪１４に伝達される。
【００５４】
また、電動機３３の回転軸は、減速ギア機構１８を介してプロペラ軸１７に連結されている。減速ギア機構１８は、サンギア１８ａとピニオンギア１８ｂとリングギア１８ｃ等からなる遊星ギア機構で構成されている。サンギア１８ａには、電動機３３の回転軸が連結され、リングギア１８ｃの動力がプロペラ軸１７に伝達される。減速ギア機構１８のリングギア１８ｃには、動力分割機構１６のリングギア１６ｃが連結されている。
【００５５】
動力分割機構１６では、サンギア１６ａ、ピニオンギア１６ｂ及びリングギア１６ｃの３軸のうち２軸の回転数が決まると残りの１軸の回転数が決まる。つまり、発電機３２、エンジン１１及び電動機３３の回転数、及び、回転数と減速ギア機構１８のギア比等とによって決まるトルクは、互いに相関することとなる。したがって、システム全体の制御を統括する統括制御装置４０は、車両の走行条件によって、発電機３２、エンジン１１及び電動機３３をそれぞれどのように駆動するのが最適であるか統括的に判断する。
【００５６】
バッテリ制御部４２によりバッテリ４４の異常が検出された場合、統括制御装置４０は、上記実施形態と同様に電源リレー遮断処理を実行する。すなわち、電動機３３の逆起電圧Ｖｂｅが第２インバータ２３のシステム電圧ＶＨより大きいときには、電動機制御装置３０に対し第２インバータ２３を弱め界磁制御、好ましくは、さらにゼロトルク制御するように要求した後、電源リレー４５を遮断する。
よって、第３実施形態の電動車両においても、本発明の制御方法により第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００５７】
また、電源リレー４５を遮断後に統括制御装置４０が実行する処理は、第２実施形態と同様に２通りの可能性が考えられる。そのうち、「発電機３２の発電量と電動機３３の消費電力量とをバランスさせて行うバッテリ４４の電力を用いない走行」が、特許文献１に記載された従来技術に相当するものである。
【００５８】
（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態の電源リレー遮断処理では、弱め界磁制御に加えゼロトルク制御を実行することで、運転者の違和感を回避している。しかし、ゼロトルク制御は、本発明の電源リレー遮断処理における本質的な要件ではなく、少なくとも弱め界磁制御が実行されればよい。
【００５９】
（イ）図４のフローチャートでは、電動機３３の回転数Ｎｍに関係なくＳ０２、Ｓ０３のステップを実行している。しかし、例えばＳ０２の前に回転数Ｎｍを判断し、逆起電圧Ｖｂｅがシステム電圧ＶＨを超える可能性が明らかに無い低回転領域では、直接Ｓ０６に移行し、所定の回転数以上の領域のみで、Ｓ０２−Ｓ０５のステップを実行するようにしてもよい。
【００６０】
（ウ）電力変換ユニットのＤＣＤＣコンバータは、昇圧コンバータに限らず降圧コンバータでもよい。また、ＤＣＤＣコンバータを設けず、バッテリ電圧をそのままシステム電圧ＶＨとしてもよい。
（エ）上記実施形態の電動機は永久磁石式同期型の三相交流電動機であるが、これ以外に、誘導電動機やその他の同期電動機であってもよい。
【００６１】
（オ）第１実施形態の図１では、第２、第３実施形態との共通性の点から統括制御装置４０と電動機制御装置３０とを別のブロックで示している。しかし、第１実施形態を独立して考慮すれば、電動機制御装置３０を統括制御装置４０に包含してもよい。
一方、第２、第３実施形態において、エンジン制御装置１０及び電動機制御装置３０を統括的に制御する統括制御装置４０を「ハイブリッド車制御装置」と呼んでもよい。
【００６２】
（カ）第２、第３実施形態のエンジンは、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジン、気化燃料エンジン等であってもよい。
（キ）第３実施形態の動力分割機構は、遊星歯車機構により構成されており、駆動力が機械的に伝達される。この他、動力分割機構として、電磁クラッチや流体継ぎ手等を用いてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００６３】
２３・・・インバータ、第２インバータ、
２４・・・平滑コンデンサ、
３０・・・電動機制御装置、
３３・・・電動機、
４２・・・バッテリ制御部（蓄電装置異常検出手段）、
４４・・・バッテリ（蓄電装置）、
４５・・・電源リレー
６１−６６・・・スイッチング素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014233109.tif 000008
【図７】
2014233109.tif 000009
【図８】
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