(57)【要約】【課題】フェールセーフ走行中にインバータのいずれかの相に生じている短絡故障を短時間で検知できる駆動ユニットを提供する。【解決手段】ＥＣＵ６０は、電力変換器に対してフェールセーフ走行のためのシャットダウンを行なわせる制御信号を出力している間に、電流センサで検出された電流が予め設定された所定範囲を超えると、いずれかのＵ，Ｖ，Ｗ相アーム回路１０１，１０２，１０３の下側アーム素子としてのスイッチング素子Ｑ１２，Ｑ２２，Ｑ３２で、短絡故障などの異常が生じていると判定する。【選択図】図１
2015056918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の動力伝達経路に接続される回転軸と複数の相コイルとを含む回転電機と、
前記各相コイルに対応して各々接続された相アームを複数含む電力変換器と、
前記相コイルと前記相アームとの間で少なくとも一相に設けられて当該相の電流を検出して出力する電流センサと、
前記電力変換器を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記電力変換器をシャットダウンした状態での走行中に、前記電流センサで検出された電流値が予め設定された所定範囲を超えると、前記複数の相アームのいずれかの前記相アームで異常が生じていると判定して駆動力の発生を停止させる、車両の駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動ユニットに関し、特に電動車両のフェールセーフ時の異常検出を行なう車両の駆動ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。ハイブリッド自動車（以下、ＨＶ車両とも称する）は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータと、インバータによって駆動されるモータとを動力源とする電動車両の一つである。また、電気自動車（以下、ＥＶ車両とも称する）は、直流電源とインバータと、インバータによって駆動されるモータとを動力源とする電動車両の一つである。
【０００３】
たとえば、特開２０１３−９４８７号公報（特許文献１）は、蓄電装置の異常が検出された場合に、シャットダウン制御信号を出力してインバータの駆動を停止させる駆動ユニットを設けた電動車両を記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−９４８７号公報
【特許文献２】特開平１１−２８０５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電動車両は、インバータの駆動を停止させた状態（シャットダウン状態）として走行を継続すると、駆動輪またはエンジンなどに接続されたモータジェネレータの回転軸が回転する。これにより、モータジェネレータの固定子巻線に逆起電力が生じてしまう。
【０００６】
このとき、インバータのいずれかの相のスイッチング素子に短絡故障が存在していると、逆起電力によって過電流（許容値を超える電流）が発生する可能性がある。これにより、インバータの発熱などの弊害を生じる虞がある。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、インバータのシャットダウン状態においていずれかにおける相アームが短絡故障の発生を早期に検知して発熱などの弊害を防止することができる車両の駆動ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による車両の駆動ユニットは、車両の動力伝達経路に接続される回転軸と複数の相コイルとを含む回転電機と、各相コイルに対応して各々接続された相アームを複数含む電力変換器と、相コイルと相アームとの間で少なくとも一相に設けられて、この相の電流を検出して出力する電流センサと、電力変換器を制御する制御部とを備える。制御部は、電力変換器をシャットダウンした状態での走行中に、電流センサで検出された電流値が予め設定された所定範囲を超えると、複数の相アームのうちいずれかの相アームで異常が生じていると判定して駆動力の発生を停止させる。
【０００９】
インバータのいずれかの相アームに短絡故障が生じていると、回転電機が発生させる逆起電力は接続された各相コイルから各相アームに過電流となって流入する。いずれかの相アームに流入した電流は、複数の相アームのうち少なくも一相に設けられた電流センサによって検出される。
【００１０】
制御部は、電流センサで検出された電流値が予め設定された所定範囲を超えていると、複数の相アームのうちいずれかの相アームで異常が生じていると判定して、車両の駆動力の発生を停止させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による車両の駆動ユニットでは、インバータのいずれかの相アームが短絡故障を起こしていても、少なくとも一相の電流を検出できる電流センサが一つあれば、早期に検知して発熱などの弊害を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に従う車両の駆動ユニットで、電力変換器を含み電源システムの主な構成を示す回路図である。
【図２】図１に示した車両の駆動ユニットの制御のうち、異常を判定する処理の順序を説明したフローチャートである。
【図３】時間と電流値との関係を示すグラフである。
【図４】図３のＡ部を拡大したグラフである。
【図５】実施の形態の車両の駆動ユニットの動作を説明し、電流を検出する電気角の位置を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に従う車両の駆動ユニット１００のうち、モータジェネレータＭＧ１，モータジェネレータＭＧ２を駆動制御する電力変換器を含む電源システムの主な構成を示す回路図である。
【００１５】
以下の実施の形態では車両が電気自動車である場合について説明するが、本発明の車両は、例えばハイブリッド車両など、電気自動車以外であってもよく、電動車両であれば電気自動車に限定されない。
【００１６】
図１を参照して、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、代表的には、三相の永久磁石型同期電動機により構成される。モータジェネレータＭＧ１は、車両の動力伝達経路に接続される回転軸（図示せず）と、図示しない固定子に巻回された複数の相コイル、ここでは、Ｕ相コイルと、Ｖ相コイルと、Ｗ相コイルと、各相コイル（Ｕ、Ｖ，Ｗ）を接続する中性点Ｎ１とを含む回転電機に該当する。モータジェネレータＭＧ２は、車両の動力伝達経路に接続される回転軸（図示せず）と、図示しない固定子に巻回された複数の相コイル、ここでは、Ｕ相コイルと、Ｖ相コイルと、Ｗ相コイルと、各相コイル（Ｕ、Ｖ，Ｗ）を接続する中性点Ｎ２とを含む回転電機に該当する。
【００１７】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、コンバータ１０およびインバータ２０，３０を介して、メインバッテリ５０との間で電力のやり取りを行なう。インバータ２０，３０の各々は、複数個のスイッチング素子を有する一般的な三相インバータによって構成される。インバータ２０，３０の各々は、「電力変換器」の一実施例に対応する。後述するインバータ２０のＵ相アーム回路１０１、Ｖ相アーム回路１０２、Ｗ相アーム回路１０３は、モータジェネレータＭＧ１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応してそれぞれ接続されている。なお、この実施の形態では、モータジェネレータＭＧ１を中心に説明し、モータジェネレータＭＧ２に関する構成のうちモータジェネレータＭＧ１と同一である部分については、説明を繰り返さない。
【００１８】
メインバッテリ５０には、代表的には、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池が適用される。ただし、メインバッテリ５０に代えて、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置、あるいは、二次電池と他の蓄電装置とを組み合わせたものを用いてもよい。たとえば、メインバッテリ５０の出力電圧は、２００Ｖ程度である。
【００１９】
メインバッテリ５０は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」とも称する）６０によって管理されている。ＥＣＵ６０には、メインバッテリ５０を管理するのに必要な信号が入力される。ＥＣＵ６０は必要に応じてデータを演算して、ＳＭＲ（System  Main  Relay：システムメインリレー）７０と、コンバータ１０と、インバータ２０，３０とに制御信号ＳＥ，ＰＷＣ，ＰＷＭをそれぞれ出力する。なおメインバッテリ５０は、別個に設けられた電子制御ユニットによって管理されていてもよい。
【００２０】
メインバッテリ５０は、ＳＭＲ７０を経由してコンバータ１０と接続されている。コンバータ１０と、インバータ２０，３０とは、車両の電源システム（以下、電気システムとも称する）を構成する。メインバッテリ５０とコンバータ１０との間に配置されたＳＭＲ７０が遮断状態であると、メインバッテリ５０は電気システムから切離される。ＳＭＲ７０が接続状態であると、メインバッテリ５０が電気システムに接続される。たとえば、イグニッションスイッチがオンされた状態で、ユーザが運転開始のための操作を行うことによって、電気システムの起動が指示される。電気システムの起動が指示されると、ＥＣＵ６０は、ＳＭＲ７０に制御信号ＳＥを出力して、ＳＭＲ７０を接続状態とする。
【００２１】
メインバッテリ５０は、ＳＭＲ７０、コンバータ１０およびインバータ２０，３０を介して、電気的にモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に接続されることにより、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間で充放電するように構成されている。
【００２２】
前述したコンバータ１０は、リアクトル１１および２つの電力用半導体スイッチング素子（以下、単にスイッチング素子とも称する）１２，１３によって構成される、一般的な昇圧チョッパ回路の構成を有する。電力用半導体スイッチング素子としては、バイポーラトランジスタや、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field-Effect  Transistor）、あるいは、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）等を用いることができる。各スイッチング素子には、逆並列ダイオードが接続される。
【００２３】
さらに詳しくは、モータジェネレータＭＧ１と接続されたインバータ２０は、コンバータ１０とモータジェネレータＭＧ１との間で電力変換を行なう。すなわち、インバータ２０は、コンバータ１０から主正線ＰＬおよび主負線ＮＬを介して供給される直流電力を３つの相電圧（Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧）を有する三相交流電力に変換可能であるとともに、モータジェネレータＭＧ１から供給される三相交流電力を直流電力にも変換可能である。具体的には、インバータ２０は、Ｕ相アーム回路１０１と、Ｖ相アーム回路１０２と、Ｗ相アーム回路１０３とを含む。
【００２４】
Ｕ相アーム回路１０１は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列接続された、上側アーム素子としてのスイッチング素子Ｑ１１および、下側アーム素子としてのスイッチング素子Ｑ１２と、スイッチング素子Ｑ１１およびＱ１２にそれぞれ逆並列接続されたダイオードＤ１１およびＤ１２とを含む。そして、Ｕ相アーム回路１０１では、スイッチング指令の制御信号ＰＷＭに従って、駆動制御回路ＤＣ１１またはＤＣ１２は、スイッチング素子Ｑ１１およびＱ１２のオン・オフを制御することによって、スイッチング動作を行なう。スイッチング動作により発生するＵ相電圧は、モータジェネレータＭＧ１へ供給される。
【００２５】
ダイオードＤ１１は、スイッチング素子Ｑ１１のエミッタ側からコレクタ側に帰還電流を流すことができるように、スイッチング素子Ｑ１１のエミッタとコレクタとの間に接続される。同様に、ダイオードＤ１２は、スイッチング素子Ｑ１２のエミッタ側からコレクタ側に帰還電流を流すことができるように、スイッチング素子Ｑ１２のエミッタとコレクタとの間に接続される。すなわち、ダイオードＤ１１およびＤ１２は、主負線ＮＬから主正線ＰＬへの電流の流れを許容し、主正線ＰＬから主負線ＮＬへの電流の流れを遮断するように逆並列接続される。
【００２６】
このようなダイオードＤ１１およびＤ１２は、それぞれスイッチング素子Ｑ１１およびＱ１２がオン状態からオフ状態に遷移した直後に生じるサージを抑制する機能を果たすものである。そのため、スイッチング動作中には、ダイオードＤ１１およびＤ１２に主正線ＰＬもしくは主負線ＮＬから電流が流れ込むことはない。
【００２７】
同様に、Ｖ相アーム回路１０２は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列接続された、上側アーム素子としてのスイッチング素子Ｑ２１および下側アーム素子としてのスイッチング素子Ｑ２２と、スイッチング素子Ｑ２１およびＱ２２にそれぞれ逆並列接続されたダイオードＤ２１およびＤ２２とを含む。そして、Ｖ相アーム回路１０２は、Ｖ相電圧を発生してモータジェネレータＭＧ１へ供給する。
【００２８】
また同様に、Ｗ相アーム回路１０３は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列接続された、上側アーム素子としてのスイッチング素子Ｑ３１および下側アーム素子としてのスイッチング素子Ｑ３２と、スイッチング素子Ｑ３１およびＱ３２にそれぞれ逆並列接続されたダイオードＤ３１およびＤ３２とを含む。そして、Ｗ相アーム回路１０３は、Ｗ相電圧を発生してモータジェネレータＭＧ１へ供給する。
【００２９】
Ｖ相アーム回路１０２およびＷ相アーム回路１０３においても、駆動制御回路ＤＣ２１，ＤＣ２２，ＤＣ３１，ＤＣ３２は、スイッチング指令の制御信号ＰＷＭに従ってスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２のオン・オフを制御する。
【００３０】
モータジェネレータＭＧ１は、インバータ２０から供給される三相交流電力に応じて駆動力を発生する回転軸を有し、車両の動力伝達経路に接続された変速機などを介してまたは直接、機械的に連結された駆動輪を回転駆動する。
【００３１】
三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）のうちの少なくとも一相には、電流センサが配置されている。電流センサは、配置された相のコイルと、相アーム（１０１，１０２，１０３）との間に接続されて、当該相を流れる電流（以下「相電流」とも称する）を測定して出力するように構成されている。
【００３２】
たとえば、図１に示されるように、三相のうちの二相（図１の例ではＵ相およびＶ相）に電流センサ８０，９０が配置される。電流センサ８０，９０が検出した相電流は、予め電流センサ８０，９０に設定されている検出可能範囲の上限値と下限値との間で、ＥＣＵ６０へ出力される。
【００３３】
なお、三相電流の瞬時値の和は零なので、Ｕ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値ＩｖおよびＷ相電流値Ｉｗの間には、Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０の関係式が成立する。したがって、二相に電流センサを配置することによって、残りの一相の電流は演算によって求めることが可能である。たとえば、図１の例では、ＥＣＵ６０は、電流センサ８０，９０の出力に基づいて、電流センサが配置されていないＷ相電流についても、Ｉｗ＝−（Ｉｕ＋Ｉｖ）の関係式で求めることができる。
【００３４】
あるいは、電流検出の信頼性を高めるために、Ｕ相、Ｖ相またはＷ相の各相に対応して電流センサを設ける構成とすることも可能である。
【００３５】
まず、この実施の形態の車両の駆動ユニットが正常にモータジェネレータＭＧ１を回転駆動させる動作について説明する。
【００３６】
ＥＣＵ６０は、電流センサ８０，９０により検出された各相電流、図示しないレゾルバなどにより検出されたＭＧ１回転速度Ｎｍに基づき、コンバータ１０およびインバータ２０のスイッチング動作（すなわち各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ３２のオン・オフ）を制御するスイッチング指令の制御信号ＰＷＣ，ＰＷＭを生成する。
【００３７】
モータジェネレータＭＧ１の図示しない固定子に巻回された各相コイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）は、中性点Ｎ１において相互に接続される。インバータ２０の各相アームにおけるスイッチング素子の接続点は、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルの端部にそれぞれ接続される。
【００３８】
インバータ３０は、インバータ２０と同様に、一般的な三相インバータの構成を有する。モータジェネレータＭＧ２の図示しない固定子に巻回された各相コイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）は、中性点Ｎ２において相互に接続される。インバータ２０の各相アームにおけるスイッチング素子の接続点は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルの端部にそれぞれ接続される。
【００３９】
インバータ２０または３０がメインバッテリ５０から放電された電力をモータジェネレータＭＧ１もしくはモータジェネレータＭＧ２に供給する際、電圧はコンバータ１０により昇圧され得る。逆に、モータジェネレータＭＧ１もしくはモータジェネレータＭＧ２により発電された電力をインバータ２０または３０からメインバッテリ５０に充電する際、電圧がコンバータ１０により降圧される。
【００４０】
コンバータ１０とインバータ２０または３０との間の主正線ＰＬ上の直流電圧であるシステム電圧ＶＨは、図示しない電圧センサで検出されて検出結果がＥＣＵ６０に送信される。コンバータ１０は、システム電圧ＶＨと、メインバッテリ５０の電圧Ｖｂとの間で、双方向の直流電圧変換を実行する。
【００４１】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」とも称する）を有するＥＣＵ６０により駆動制御される。ＥＣＵ６０には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えば、電流センサ８０，９０により検出された各相電流信号、図示しないレゾルバなどにより検出されたＭＧ１回転速度Ｎｍ信号、アクセル開度信号などが入力される。
【００４２】
ＥＣＵ６０は、これらの各信号に基づき、インバータ２０のスイッチング動作（すなわち各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ３２のオン・オフ）を制御するスイッチング指令の制御信号ＰＷＣ，ＰＷＭを生成して出力する。コンバータ１０とインバータ２０，または３０は、制御信号ＰＷＣ，ＰＷＭに従って、スイッチング素子をオン・オフ制御してスイッチング動作させる。たとえば、Ｕ相アーム回路１０１では、駆動制御回路ＤＣ１１またはＤＣ１２などのスイッチング素子Ｑ１１またはＱ１２をオン・オフ制御してスイッチング動作させるように構成されている。
【００４３】
同様にＶ相アーム回路１０２，Ｗ相アーム回路１０３のスイッチング素子Ｑ２１などをオン・オフ制御してスイッチング動作させる。各スイッチング動作により発生するＵ相，Ｖ相，Ｗ相電圧は、回転駆動に用いられる三相交流の電力としてモータジェネレータＭＧ１へ供給され、所望の回転数で駆動させる。
【００４４】
次に、インバータ２０に異常が生じた場合の動作について説明する。この実施の形態のＥＣＵ６０は、電流センサ８０で検出された電流値に基いて、Ｕ相アーム回路１０１の下側アーム素子としてのスイッチング素子Ｑ１２などで、短絡故障などの異常が生じているか否かを判定する。ＥＣＵ６０による判定は、インバータに対してフェールセーフ走行のためのシャットダウンを行なわせる制御信号ＰＷＭをＥＣＵ６０が出力している間に、電流センサ８０で検出された電流が予め設定された所定範囲を基準として、この基準を超えるか否かによって判定を実行する。
【００４５】
この実施の形態で、予め設定された所定範囲とは、通常の電流の変動や誤差などは許容される所定範囲内であると共に、通常範囲を明らかに上回り異常であると考えられるほど乖離している場合は、所定範囲を超える場合であり、具体的には、電流センサ８０，９０による計測可能範囲を超えて検知できない大きさの電流値となることである。
【００４６】
図２は、図１に示した車両の駆動ユニットの制御のうち、異常を検出する処理の順序を説明したフローチャートである。
【００４７】
この実施の形態の車両の駆動ユニットの走行駆動に関する演算処理は図示しないメインルーチンで行なわれている。ここでは、図１を参照しつつ、短絡故障などの異常の判定を行なう際の演算処理をサブルーチンに相当する図２に沿って説明する。
【００４８】
インバータ２０の異常診断を行なわせる命令に応じて、ＥＣＵ６０は、メインルーチンから、インバータ２０の異常を判定するサブルーチンに処理を移行させて処理をスタートさせる。
【００４９】
ステップＳ１では、インバータ２０がＥＣＵ６０から出力されたＰＷＭ信号によってシャットダウン制御中であるか否かが判定される。シャットダウン制御中である場合(ステップＳ１がＹＥＳ）は、ＥＣＵ６０はステップＳ２に処理を進める。また、インバータ２０がシャットダウン制御されていない状態であると、ＥＣＵ６０は処理をメインルーチンに戻して短絡故障の判定を行なうことなく当該サブルーチンの処理を終了する。
【００５０】
インバータ２０によるシャットダウン制御は、主に異常検出時に行なわれ、異常検出時以外では、Ｎレンジ走行中などに行なわれる。
【００５１】
たとえば、車両はＮレンジ走行中、ＥＣＵ６０により処理がメインルーチンからサブルーチンへ移行されている。図２に示すサブルーチンでは、ステップＳ１でインバータ２０がシャットダウンされているか否かの判定が行なわれる前に、車両の走行状態がＮレンジ走行からＤレンジ走行に戻された場合は、ＥＣＵ６０は、インバータ２０がシャットダウン制御されていない状態であると判断して、インバータ２０の異常診断を行なわずに処理をメインルーチンに戻す（ステップＳ１がＮＯ）。
【００５２】
インバータ２０がシャットダウン制御中であると（ステップＳ１がＹＥＳ）、ＥＣＵ６０は、処理をステップＳ２に進める。
【００５３】
ステップＳ２では、ＥＣＵ６０により、正常に動作している電流センサが存在するか否かが判定される。電流センサ８０，９０の少なくともいずれかの出力電流値によって当該相の電流を検出可能である場合には、ＥＣＵ６０は、ステップＳ２をＹＥＳ判定とする。  
【００５４】
たとえば、一方の電流センサ９０が正常に動作していない場合でも、他の電流センサのいずれか一つが電流センサとして正常に動作して、検出された電流値をＥＣＵ６０に出力できる状態であれば、ステップＳ２はＹＥＳ判定となる。またその反対に、電流センサ９０のみが正常に動作している状態であっても、ステップＳ２はＹＥＳ判定となる。
【００５５】
一方で、ＥＣＵ６０は、電流センサ８０，９０の両方に異常が生じており、正常に動作している電流センサが存在しない場合（ステップＳ２がＮＯ）には、短絡故障の判定を行なうことなく当該サブルーチンの処理を終了する。
【００５６】
ＥＣＵ６０は、少なくとも一相で電流センサが正常に動作している場合（ステップＳ２がＹＥＳ）には、正常に動作している電流センサの出力を用いて短絡故障の判定を実行する。
【００５７】
なお、以下ではＵ相の電流センサ８０が正常に動作しているものとして説明を進める。すなわち、ＥＣＵ６０は、インバータ２０がシャットダウン制御されている状態で正常な電流センサ８０から検出された電流値を、短絡故障の判定に用いることができる。
【００５８】
ステップＳ２で正常に機能している電流センサ８０があると、ＥＣＵ６０は次のステップＳ３に処理を進め、いずれの相で短絡故障などの異常が発生しているか、異常箇所の検出が開始される。
【００５９】
ステップＳ３では、ＥＣＵ６０が正常に動作している電流センサ（ここでは電流センサ８０）によって検出された電流値から電気角６０°毎に電流値を取得する。
【００６０】
たとえば、相電流のゼロクロス点は、電気角１８０°ごとに生じている（図３参照）ので、ゼロクロスが生じるたびに前回のゼロクロス点からの経過時間に基づいて、電気角６０°に相当する電流サンプリングタイミングを規定することができる。
【００６１】
あるいは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に回転角センサ（レゾルバ）が配置されている場合には、当該回転角センサによって検出される機械角に基づいて電気角６０°毎に相当した電流サンプリングタイミングを規定することができる。
【００６２】
ステップＳ４では、取得された電気角６０°毎の電流値を、当該電気角から１８０°前の電流値と比較する。具体的には、今回検出した電流値が電気角で１８０°前の電流値と絶対値同士を比較して、絶対値の差が所定の判定値よりも大きいと、両者が乖離していると判定される（ステップＳ４がＹＥＳ）。一方、電気角で１８０°離れた電流値の絶対値同士の差が所定の判定値よりも小さい場合には、両者が乖離していないと判定される（ステップＳ４がＮＯ）。このとき処理はステップＳ１に戻される。
【００６３】
この実施の形態では、電気角６０°毎に１８０°前の電流値との比較が実行される。すなわち、３つの角度パターンについて、電気角１８０°の経過毎に電流の絶対値が１８０°前の値と乖離しているか否かが判定されることとなる。
【００６４】
たとえば、０°〜１８０°〜０°（次周期）と、６０°〜２４０°〜６０°（次周期）と、１２０°〜３００°〜１２０°（次周期）との３つの角度パターンについて、電気角１８０°経過ごとに電流値（絶対値）が乖離する異常が発生しているか否かが判定される。
【００６５】
ＥＣＵ６０は、それぞれの角度パターン毎に区分して、電流値に上記異常が発生しているか否かの判定結果（ステップＳ４）を管理する。
【００６６】
そして、ＥＣＵ６０は、ステップＳ５では、いずれかの角度パターンにおいて、電気角で１８０°前と比較して電流値（絶対値）が乖離する異常が所定回数（Ｎ回）を超えて、連続して発生しているか否かを判定する。
【００６７】
ＥＣＵ６０は、異常が継続して規定回数Ｎ回を超えた場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、ステップＳ６に処理を進め、超えていない場合（ステップＳ５でＮＯ）、ＥＣＵ６０は当該角度パターンでの異常検出をカウントアップすると共に、処理をステップＳ１に戻す。  
【００６８】
ＥＣＵ６０は、ステップＳ６で異常判定を確定させる（ＲｅａｄｙＯＦＦ）。そして、ＥＣＵ６０は、ＳＭＲ７０にシステムシャットダウンを行なわせる制御信号ＳＥを出力する。ＳＭＲ７０は、制御信号ＳＥに応じてシステムシャットダウンを行ない、電気システムとメインバッテリ５０とを電気的に切離す。
【００６９】
これにより駆動ユニット１００による駆動力の発生が停止されるとともに、ＥＣＵ６０は、処理演算を電気システムのメインルーチンに戻す。なお、ハイブリッド車両の場合には、エンジンを停止させることにより、車両の走行駆動を停止させるようにしてもよい。
【００７０】
一方、ステップＳ６による異常確定が生じない場合には、インバータのシャットダウン制御中を通じて、ステップＳ１〜Ｓ５の処理が継続し実行される。
【００７１】
図３は、時間と電流値との関係を示すグラフである。
図３に示す電流値の変化を検出して、インバータ２０の相の短絡故障などの異常を診断する原理について説明する。通常の走行状態または、フェールセーフ走行状態でモータジェネレータＭＧ１からの逆起電力により、各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に出力される正常な状態の電流値Ｉｕ＊，Ｉｖ＊，Ｉｗ＊は、正弦波として示される。
【００７２】
電流値Ｉｕ＊，Ｉｖ＊，Ｉｗ＊は、位相が電気角で１２０°ずつずれている。正常時にはＵ相コイルとＵ相アーム回路１０１との間に設けられた電流センサ８０によって測定された電流値Ｉｕ、または、Ｖ相コイルとＶ相アーム回路１０２との間に設けられた電流センサ９０によって測定された電流値Ｉｖによって、電流値Ｉｕ＊，Ｉｖ＊が検出されてＥＣＵ６０に出力される。
【００７３】
次にＵ相の場合について以下に説明する。Ｕ相アーム回路１０１の下アーム側に位置するスイッチング素子Ｑ１２が短絡故障すると、この短絡故障の影響を受けた異常な状態のＵ相アーム回路１０１の電流値Ｉｕ（ｕ）は、正常時の電流値Ｉｕ＊から乖離した値として電流センサ８０に検出される。
【００７４】
この実施の形態では、正常に動作している電流センサ８０（図２ステップＳ２参照）に対応して、Ｕ相アーム回路１０１を流れる電流を６０°ごとにＥＣＵ６０が、ステップＳ３で取得すると、ステップＳ４で、半周期（１８０°）前の電流値Ｉｕ＊と、検出された電流値Ｉｕ（ｕ）との絶対値同士が比較される。
【００７５】
正常な電流値Ｉｕ＊は、上アームに対応する電気角０°〜１８０°の間では、正弦波を示す。
【００７６】
電流値Ｉｕ＊は、Ｕ相アーム回路１０１の下アーム側に位置するスイッチング素子Ｑ１２が短絡故障（図１）していると、電気角１８０°〜３６０°の間で、短絡故障の影響を受けた異常な状態の矩形波状の電流値Ｉｕ（ｕ）となり、基準線０を挟んで非対称形状となる。
【００７７】
このため、短絡故障が発生していない電気角で１８０°前に検出された電流値Ｉｕ＊と、短絡故障が発生している電流値Ｉｕ（ｕ）とは、一致しない。
【００７８】
また、電気角で１８０°〜３６０°の間に、６０°ごとに連続して取得された電流値Ｉｕ（ｕ）が所定回数以上、乖離していると、ＥＣＵ６０は異常を確定する。
【００７９】
たとえば電気角で１８０°〜３６０°の１８０°の間に３回以上（初回が電気角１８０°に合致すれば４回、１８０°，２４０°，３００°，３６０°以下同じ）、乖離した電流値Ｉｕ（ｕ）を取得すれば、下アーム側に短絡故障があり、電気角で０°〜１８０°の間に、乖離した電流値の間に３回以上、Ｉｕ（ｕ）を取得すれば、上アーム側に短絡故障があると判定し得る。
【００８０】
なお、電流センサ８０がＵ相の電流を取得しているが、特にこれに限らず、Ｖ相，Ｗ相の電流を検出する１つの電流センサにより当該相の電流値を電気角６０°ごとに取得できるようにすることにより、Ｕ相と同様に、Ｖ相，Ｗ相の短絡故障などのインバータ２０の異常を検出することもできる。
【００８１】
しかしながら、このように一つの相に一つの電流センサを必要とするのでは、各Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に一つずつ対応させて、合計３個の電流センサ８０を設けなければならない。
【００８２】
そこで、この実施の形態の車両の駆動ユニットは、Ｕ相に設けられた一つの電流センサ８０によって、Ｖ相を流れる電流値Ｉｖ、Ｗ相を流れる電流値Ｉｗの変動についても検出でき、Ｖ相アーム回路１０２，Ｗ相アーム回路１０３の故障診断も行なえるように構成されている。
【００８３】
図４は、図３のＡ部を拡大したグラフである。
さらに、図４では、Ｖ相およびＷ相の電流について、正常な状態の電流値Ｉｖ＊，Ｉｗ＊の波形とＶ相アーム回路１０２，Ｗ相アーム回路１０３の下アーム側に位置するスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２３が短絡故障することにより、発生する異常な状態の電流値Ｉｕ（ｖ），Ｉｕ（ｗ）の波形とを示し、Ｕ相の正常な状態の電流値Ｉｕ＊と異常な状態の電流値Ｉｕ（ｕ）との波形に重ねて示している。
【００８４】
また、この図４では、電気角で１８０°〜３００°の間で、Ｖ相アーム回路１０２を流れる電流値Ｉｖ＊が短絡故障によって電流値Ｉｖ（ｖ）となって出力される。
【００８５】
また、電気角で２４０°〜３６０°の間では、Ｗ相アーム回路１０３を流れる電流値Ｉｗ＊が短絡故障によって電流値Ｉｗ（ｗ）に示すように出力される。
【００８６】
各相アーム１０１〜１０３は、モータジェネレータＭＧ１の各相コイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）により中性点Ｎ１で接続されて（図１参照）、いずれか一相の電流値が変動すると、Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０の関係式により、他の相の電流値も変動する。
【００８７】
このため、上記関係式から得られる電流値Ｉｖ，Ｉｗの絶対値と電気角で１８０°前の電流値Ｉｕの絶対値と比較することにより、乖離しているか否かをＥＣＵ６０は判定できる。このとき、電流値Ｉｕ（ｖ），Ｉｕ（ｗ）は、Ｕ相の電流値Ｉｕ（ｕ）の変動のように、電流センサ８０の検出可能範囲の下限値に到達しなくてもよい。
【００８８】
例えば、Ｖ相，Ｗ相の電流値Ｉ（ｖ）ｖ，Ｉ（ｗ）ｗの変動の影響で、図４中、中央の基準線０より下側に現れて、電流センサ８０で検出される電流値Ｉｕ（ｖ），Ｉｕ（ｗ）もこの変動の影響を受けて、基準値から乖離する方向へ変動して検出される。
【００８９】
また、この実施の形態の電流センサ８０が、出力する電流値は電気角で６０°ごとにＥＣＵ６０によって取得されている。このため、電気角で１８０°〜３００°の間に取得された電流が出力されると電流値Ｉｕ（ｖ）が出力される。
【００９０】
また、電気角で２４０°〜３６０°の間で取得された電流が出力されると電流値Ｉｕ（ｗ）が出力される。
【００９１】
このため、検出される位相によって、Ｖ相の故障に起因する電流値Ｉｕ（ｖ）の検出と、Ｗ相の故障に起因する電流値Ｉｕ（ｗ）の検出とを、Ｕ相の電流値Ｉｕ（ｕ）を検出する一つの電流センサ８０で行なうことができる。
【００９２】
また、図４中破線で示すＷ相の電流値Ｉｗ＊は、正常時には正弦波として現れる。Ｗ相には直接、電流値を検出できる電流センサは設けられていない。しかしながら、Ｗ相アームの短絡故障の影響は、電流センサ８０で検出されている電流値Ｉｕが変動することによより、当該電流値Ｉｕ（ｗ）が変動したことを観測できる。
【００９３】
電流センサ８０で検出された電流値Ｉｕ（ｗ）は、電気角２４０°から電気角３６０°に至るまでの間、ＥＣＵ６０によってに電流値が、６０°ごとに２回取得されるとＥＣＵ６０はＷ相に異常が生じていると判定することができる。
【００９４】
なお、図４では、仮想線で示す電気角１８０°から電気角３６０°に至るまでの矩形波の電流値Ｉｕ（ｕ）が示されている。ここでは、説明の容易のため、この電流値Ｉｕ（ｕ）と他の相Ｖ，Ｗの異常の影響を受けた電流値Ｉｕ（ｖ），Ｉｕ（ｗ）とを同じ程度の大きさで表し、電気角による電流量の相違を強調している。たとえば、電流値Ｉｕ（ｖ），Ｉｕ（ｗ）が、電流値Ｉｕ（ｕ）よりも小さいことが考えられる。
【００９５】
そして、このような電流センサ８０の下限値に到達せず、また、電流値Ｉｕ（ｖ），Ｉｕ（ｗ）のそれぞれ大きさが異なっていても、通常、上記電気角で１８０°前の正常状態と、絶対値同士を比較させることにより、上，下反対側のアーム素子が異常か否かをＥＣＵ６０は判定可能である。
【００９６】
このように、電流値Ｉｕを検出する一つの電流センサ８０があれば、電流値Ｉｕを電気角６０°ごとに取得することにより、半周期の間に上，下一方のアーム回路１０１のいずれの相で異常が発生しているかＥＣＵ６０が判定できる。
【００９７】
このとき、ＥＣＵ６０は、乖離した電流値が３回、検出された場合は、Ｕ相に短絡故障が生じていると判定してもよい。また、ＥＣＵ６０は、２回の場合は、Ｖ相またはＷ相のいずれかで短絡故障が生じているため、さらに検出された電気角（１８０°〜３００°または２４０°〜３６０°）から、Ｖ相またはＷ相を特定することができる。
【００９８】
また、ＥＣＵ６０は、Ｕ相アーム回路１０１、Ｖ相アーム回路１０２、またはＷ相アーム回路１０３のいずれかの上アームに位置するスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ２１またはＱ３１も同様に、短絡故障の箇所を、電流センサ８０または９０によって検出された電流値から特定できる。
【００９９】
これにより、この実施の形態のＥＣＵ６０は、一周期（０°〜３６０°）の間に、いずれかのＵ，Ｖ，Ｗ相アーム回路１０１，１０２，１０３の判定とともに、さらに上，下いずれかのアーム素子（０°〜１８０°または１８０°〜３６０°）で異常が生じているかを判定することもできる。すなわち、Ｕ，Ｖ，Ｗ相アーム回路１０１，１０２，１０３に短絡故障が発生していても、一つの電流センサ８０で異常を検出して、駆動力の発生を停止させることができる。
【０１００】
図５は、実施の形態の車両の駆動ユニットの動作を説明し、電流を検出する電気角の位置を示すグラフである。
【０１０１】
図２のステップＳ４を参照して、取得された電流値の絶対値が電気角で１８０°前の電流値の絶対値と乖離しているか否かが判定されている。図５に示すように、今回検出した短絡故障などの異常を示すと考えられる電流値Ｉ２が発生した場合、例えば、電気角で１８０°前の電流値Ｉ１と絶対値同士の比較で乖離しているか否かが判定される。
【０１０２】
ＥＣＵ６０は、電流値Ｉ２＞電流値Ｉ１でしかもそれぞれの絶対値同士を比較すると乖離が大きいことから判定を行い、短絡故障による異常であると確定することができる。
【０１０３】
例えば、図５に示す電流値Ｉ４の絶対値と電気角で１８０°前の電流値Ｉ３の絶対値とがＥＣＵ６０により比較されて乖離されていると判定されると、ＥＣＵ６０は短絡故障が生じていると確定できる。また、電流値Ｉ６の絶対値と、電気角で１８０°前の電流値Ｉ５の絶対値とがＥＣＵ６０で比較されて乖離されている場合、短絡故障が生じていると確定できる。
【０１０４】
電気角で１８０°前の電流値Ｉ５は、短絡故障が生じていない上，下反対側に位置するアーム素子に通電されている値である。このため、通常の逆起電力による正弦波を電流センサ８０は検出できる。しかも、電気角で１８０°前は、極性（＋−）が反対であるが、絶対値同士を比較することにより、たとえば、３６０°前の極相が同じ電流値を検出するよりも時間的に近い、直前の電流値Ｉｕを取得できる。
【０１０５】
さらに、数周期にわたり、繰り返し同一電気角における電流値の検出を電流センサ８０で行ない、同様に電気角で１８０°前の電流値の絶対値同士を比較してもよい。
【０１０６】
また、電流センサ８０が常に検出している検出値に対して電気角で１８０°前の電流値とをＥＣＵ６０は、一定周期で取得して絶えず比較している。このため、車両走行時の逆起電力によって電流値が変動していても、半周期前の直前の検出値は、通常状態ではほとんど変わらず、短絡故障などの異常な状態が生じた後との差異は明確である。このため、常に最新の基準値を得られて、さらに判断の精度を向上させることができる。
【０１０７】
以上説明してきたように、この実施の形態の車両の駆動ユニットでは、インバータ２０のいずれかの相アームが短絡故障を起こしていても、少なくとも一相の電流を検出できる電流センサ８０が一つあれば、早期に検知して発熱などの弊害を防止することができる。
【０１０８】
なお、この実施の形態では、電気角６０°ごとに電流センサ８０で検出した値を異常の検知に用いるように構成したが、検知に用いる電流の位相は、他の角度の電気角であってもよく、相の数などに応じて採用された電気角を用いることが望ましい。さらに、電流センサ８０に代えて電流センサ９０により、Ｖ相の電流値を検出するようにしても良い。
【０１０９】
また、実施の形態では、Ｕ相アーム回路１０１の下側アーム素子としてのスイッチング素子Ｑ１２などで、短絡故障が生じていると判定するものを示して説明してきたが、特にこれに限らない。例えば、他の下側アーム素子や、上側アーム素子に短絡故障が発生した場合に異なる各相（電気角）で同様の変動（乖離）が生じるので、１８０°離れた電流値内には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の電流を同時に検出できる。
【０１１０】
そして、この実施の形態のＥＣＵ６０は、スイッチング素子Ｑ１２などの短絡故障によりＵ相アーム回路１０１などに異常が生じていると判定が確定すると、駆動力の発生を停止させるため、ＥＣＵ６０はＳＭＲ７０に制御信号ＳＥを出力して、メインバッテリ５０とコンバータ１０との間をＳＭＲ７０により遮断する。
【０１１１】
このため、一つのＵ相アーム回路１０１に設けられた電流センサ８０を用いて、他のいずれのＶ，Ｗ相アーム回路１０２，１０３で生じた短絡故障であっても早期に検出してメインバッテリ５０を電気システムから遮断することが出来る。
【０１１２】
したがって、過電流が継続して回路に流れ込んでモータ等の部品などや、短絡故障した相アームを含むインバータ２０がさらに発熱するなど損傷を拡大させる前に、車両の走行を停止させて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による逆起電力の発電を停止させる対処を行なうことができると共に、メインバッテリ５０を保護することができる。
【０１１３】
さらに、ＥＣＵ６０も、実施の形態の構成に限定されるものではなく、各機能を有する部分をＥＣＵ６０とは別に設けてもよい。また、内蔵するモータＥＣＵと共に、または個別に図示しない他のＥＣＵとの間で各種制御信号やデータのやりとりを行なうことができる。なお、図１では、ＥＣＵ６０を一つの制御部として記載したがエンジンＥＣＵ、ＨＶＥＣＵおよび、バッテリＥＣＵなど、別個のＥＣＵとして構成しても良い。
【０１１４】
この場合、ＥＣＵ６０は、エンジンＥＣＵまたは、バッテリＥＣＵなどの他のＥＣＵと通信ポートを介して接続されていてもよい。さらにこれらの機能の一部または全部を統合したＥＣＵを配置することも可能である。あるいは、各ＥＣＵの機能をさらに分割するように構成してもよい。
【０１１５】
上述してきたように、本実施の形態の車両の駆動ユニット１００は、車両の動力伝達経路に接続される回転軸と複数の相コイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）とを含むモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、各相コイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に対応して各々接続されたＵ，Ｖ，Ｗ相アーム回路１０１，１０２，１０３を複数含むインバータ２０と、各相コイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）とＵ，Ｖ，Ｗ相アーム回路１０１，１０２，１０３との間の少なくとも一相（この実施の形態では、Ｕ相またはＶ相）に設けられて、これらの設けられた相の電流を検出して出力する電流センサ８０，９０と、電流センサ８０，９０から出力された電流値に基づき、インバータ２０に接続されたメインバッテリ５０とモータジェネレータＭＧ１との間でやり取りされる電力を制御する制御信号をインバータ２０へ出力するＥＣＵ６０とを備える。
【０１１６】
ＥＣＵ６０は、インバータ２０をシャットダウンした状態での走行中に、電流センサ８０，９０で検出された電流値Ｉｕが予め設定された所定範囲を超えると、いずれかのＵ，Ｖ，Ｗ相アーム回路１０１，１０２，１０３のうち、上，下いずれかのアーム素子で異常が生じていると判定して、駆動力の発生を停止させる。
【０１１７】
本発明による車両の駆動ユニット１００は、インバータ２０をシャットダウンした状態で走行中に、モータジェネレータＭＧ１が発生させる逆起電力をいずれか一相（ここではＵ相）に対応する一つの電流センサ８０で検出する。モータジェネレータＭＧ１は、中性点Ｎ１で接続された複数の相コイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）により各相アームの電流値は相互に連関して変動する。このため、短絡故障によりインバータ２０のいずれかの相アームの電流値が変動すると、相コイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）で接続された他の相アームの電流値も変動する。
【０１１８】
したがって、正常に機能している一つの電流センサ８０が存在すれば、対応する一相の電流の変動だけでなく、いずれの相を流れる電流の変動も一つの電流センサ８０で検出することができる。
【０１１９】
しかも、電気角で６０°ずつ位相を異ならせて検出される他の相の電流値は、位相の相違でいずれの相で短絡故障による変動が生じたかを特定できる。
【０１２０】
このため、予め設定された所定の範囲を超えて電流値が変動した場合、ＥＣＵ６０は、電流センサ８０に対応する一相のＵ相アームまたは他のＶ，Ｗ相アームを含めて、インバータ２０のいずれかの相アームが短絡故障している状態であるか、どの位置の電気角で過電流が検出されたかに基づいて迅速に判定することができる。
【０１２１】
また、一般的に知られる電流の有無で異常の判定を行う検知方法では、逆起電力が混送されて過電流の区別がつきにくく判定が困難なものとなることがある。
【０１２２】
このような電流量差で短絡故障などの異常の検出を行なう場合に比して、この実施の形態の車両の駆動ユニット１００は、逆起電力で発生する相電流の変動を電流センサ８０の検出限界を用いて、電気角６０°ごと等間隔で捉えることにより、いずれかの相Ｕ，Ｖ，Ｗ相アーム回路１０１，１０２，１０３で生じた短絡故障もいずれか一つのＵ相アーム回路１０１の電流値Ｉｕの変動として検知し、このＵ相に対応する一つの電流センサ８０によって判定することができる。
【０１２３】
さらに、ＥＣＵ６０はインバータ２０をシャットダウン制御した走行中に異常を検知できる。このため、車両は、退避走行を開始した時点から、直ちに異常を確定させて停車することにより、修理、部品交換など、迅速に対応できる。
【０１２４】
また、ＥＣＵ６０は、ＲｅａｄｙＯＦＦ制御を行ない、ＳＭＲ７０の遮断によりメインバッテリ５０を電気システムから電気的に切離して、他の部品への影響が少ないうちに車両の走行駆動を停止させることができる。駆動ユニット１００がＲｅａｄｙＯＦＦ状態となっても、すでにＥＣＵ６０によって短絡故障の箇所が特定されているため、故障部位を特定するための診断作業が不要で、修理などの対処が容易である。
【０１２５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２６】
１０  コンバータ、１１  リアクトル、２０，３０  インバータ、５０  メインバッテリ、６０  ＥＣＵ、８０，９０  電流センサ、１００  駆動ユニット、１０１，１０２，１０３  相アーム回路（Ｕ，Ｖ，Ｗ）、Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ３１  ダイオード、ＤＣ１１，ＤＣ２１，ＤＣ２２，ＤＣ３１，ＤＣ３２  駆動制御回路、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ  電流値、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２  中性点、ＮＬ  主負線、Ｎｍ  回転速度、ＰＬ  主正線、ＰＷＣ，ＰＷＭ，ＳＥ  制御信号、Ｑ１１〜Ｑ３２  スイッチング素子、ＳＯＣ  残存容量、ＶＨ  システム電圧、Ｖｂ  電圧。
【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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