(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載された蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生することができる車両であって、
負荷装置と、
前記蓄電装置からの電力を変換して前記負荷装置を駆動する駆動装置と、
前記駆動装置を制御するための第１の制御装置とを備え、
前記駆動装置は、
スイッチング素子を有し、前記蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して前記負荷装置を駆動するためのインバータと、
前記インバータの直流側端子に接続されたコンデンサと、
前記第１の制御装置と信号の授受が可能であり、前記第１の制御装置からの指令に基づいて前記スイッチング素子を制御するための第２の制御装置と、
前記第２の制御装置からの指令に基づいて、前記インバータの少なくとも１相のブリッジ回路の２つのスイッチング素子について、一方のスイッチング素子を導通させた状態で、他方のスイッチング素子の制御端子電圧を低下させつつ導通と非導通とを切換えることによって、前記駆動装置内で前記コンデンサの残留電荷を消費させる放電動作を行なうための放電回路とを含み、
前記第１の制御装置は、前記車両の走行が行なわれていない所定のタイミングにおいて、前記放電回路の動作確認を実行し、
前記第１の制御装置は、前記放電動作を実行している間に、前記ブリッジ回路に流れる電流を検知した場合に前記放電動作が正常であると判定する、車両。
【請求項２】
搭載された蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生することができる車両であって、
負荷装置と、
前記蓄電装置からの電力を変換して前記負荷装置を駆動する駆動装置と、
前記駆動装置を制御するための第１の制御装置とを備え、
前記駆動装置は、
スイッチング素子を有し、前記蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して前記負荷装置を駆動するためのインバータと、
前記インバータの直流側端子に接続されたコンデンサと、
前記第１の制御装置と信号の授受が可能であり、前記第１の制御装置からの指令に基づいて前記スイッチング素子を制御するための第２の制御装置と、
前記コンデンサに並列に結合された放電部と、
前記第２の制御装置からの指令に基づいて、前記駆動装置内で前記コンデンサの残留電
荷を消費させる放電動作を行なうための放電回路とを含み、
前記放電部は、
直列接続された抵抗器とスイッチとを有し、
前記放電回路は、前記スイッチを導通状態とすることによって、前記放電動作を実行し、
前記第１の制御装置は、前記車両の走行が行なわれていない所定のタイミングにおいて、前記放電回路の動作確認を実行し、
前記第１の制御装置は、前記放電動作を実行している間に、前記抵抗器に流れる電流を検知した場合に前記放電動作が正常であると判定する、車両。
【請求項３】
搭載された蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生することができる車両であって、
負荷装置と、
前記蓄電装置からの電力を変換して前記負荷装置を駆動する駆動装置と、
前記駆動装置を制御するための第１の制御装置とを備え、
前記駆動装置は、
スイッチング素子を有し、前記蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して前記負荷装置を駆動するためのインバータと、
前記インバータの直流側端子に接続されたコンデンサと、
前記第１の制御装置と信号の授受が可能であり、前記第１の制御装置からの指令に基づいて前記スイッチング素子を制御するための第２の制御装置と、
前記第２の制御装置からの指令に基づいて、前記駆動装置内で前記コンデンサの残留電荷を消費させる放電動作を行なうための放電回路とを含み、
前記第１の制御装置は、ユーザによるシステム終了を指示する操作に応じて定められるタイミングにおいて、前記放電回路の動作確認を実行する、車両。
【請求項４】
前記所定のタイミングは、ユーザによるシステム起動を指示する操作に応じて定められるタイミングである、請求項１または２に記載の車両。
【請求項５】
前記所定のタイミングは、ユーザによるシステム終了を指示する操作に応じて定められるタイミングである、請求項１または２に記載の車両。
【請求項６】
搭載された蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生することができる車両であって、
負荷装置と、
前記蓄電装置からの電力を変換して前記負荷装置を駆動する駆動装置と、
前記駆動装置を制御するための第１の制御装置とを備え、
前記駆動装置は、
スイッチング素子を有し、前記蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して前記負荷装置を駆動するためのインバータと、
前記インバータの直流側端子に接続されたコンデンサと、
前記第１の制御装置と信号の授受が可能であり、前記第１の制御装置からの指令に基づいて前記スイッチング素子を制御するための第２の制御装置と、
前記第２の制御装置からの指令に基づいて、前記駆動装置内で前記コンデンサの残留電荷を消費させる放電動作を行なうための放電回路とを含み、
前記第１の制御装置は、前記インバータに対して前記スイッチング素子を強制的に非導通とする第１の機能を有し、
前記第１の制御装置は、前記車両の走行が行なわれていない所定のタイミングにおいて、前記第１の機能の動作確認を行なった後に、前記放電回路の動作確認を実行する、車両。
【請求項７】
前記第１の制御装置は、前記第２の制御装置に前記負荷装置に通電して前記コンデンサの残留電荷を放電させる第２の機能をさらに有し、
前記第１の制御装置は、前記放電回路の動作確認に引き続いて、前記第２の機能の動作確認を実行する、請求項６に記載の車両。
【請求項８】
前記第１の制御装置は、前記負荷装置に通電して前記コンデンサの残留電荷を放電させている間に、前記コンデンサの電圧が低下することを検知した場合に、前記第２の機能の動作が正常であると判定する、請求項７に記載の車両。
【請求項９】
前記第１の制御装置は、前記スイッチング素子を強制的に非導通としている間に、前記コンデンサの電圧が低下しないことを検知した場合に、前記第１の機能の動作が正常であると判定する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１０】
搭載された蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生することができる車両の制御方法であって、
前記車両は、
負荷装置と、
前記蓄電装置からの電力を変換して前記負荷装置を駆動する駆動装置とを含み、
前記駆動装置は、
スイッチング素子を有し、前記蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して前記負荷装置を駆動するためのインバータと、
前記インバータの直流側端子に接続されたコンデンサと、
前記インバータの少なくとも１相のブリッジ回路の２つのスイッチング素子について、一方のスイッチング素子を導通させた状態で、他方のスイッチング素子の制御端子電圧を低下させつつ導通と非導通とを切換えることによって前記駆動装置内で前記コンデンサの残留電荷を消費させる放電動作を行なうための放電回路とを有し、
前記制御方法は、
前記車両の走行が行なわれていない所定のタイミングにおいて、前記放電回路を動作させる指令を出力するステップと、
前記放電回路を動作させる指令を出力している間に、前記ブリッジ回路に流れる電流を検知した場合に前記放電回路の動作が正常であると判定するステップとを備える、車両の制御方法。
【請求項１１】
搭載された蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生することができる車両の制御方法であって、
前記車両は、
負荷装置と、
前記蓄電装置からの電力を変換して前記負荷装置を駆動する駆動装置とを含み、
前記駆動装置は、
スイッチング素子を有し、前記蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して前記負荷装置を駆動するためのインバータと、
前記インバータの直流側端子に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサに並列に結合された放電部と、
前記駆動装置内で前記コンデンサの残留電荷を消費させる放電動作を行なうための放電回路とを有し、
前記放電部は、
直列接続された抵抗器とスイッチとを有し、
前記放電回路は、前記スイッチを導通状態とすることによって、前記放電動作を実行し、
前記制御方法は、
前記車両の走行が行なわれていない所定のタイミングにおいて、前記放電回路を動作させる指令を出力するステップと、
前記放電回路を動作させる指令を出力している間に、前記抵抗器に流れる電流を検知した場合に前記放電回路の動作が正常であると判定するステップとを備える、車両の制御方法。
【請求項１２】
搭載された蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生することができる車両の制御方法であって、
前記車両は、
負荷装置と、
前記蓄電装置からの電力を変換して前記負荷装置を駆動する駆動装置とを含み、
前記駆動装置は、
スイッチング素子を有し、前記蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して前記負荷装置を駆動するためのインバータと、
前記インバータの直流側端子に接続されたコンデンサと、
前記駆動装置内で前記コンデンサの残留電荷を消費させる放電動作を行なうための放電回路とを有し、
前記制御方法は、
ユーザによるシステム終了を指示する操作に応じて定められるタイミングにおいて、前記放電回路を動作させる指令を出力するステップと、
前記放電回路を動作させる指令を出力している間に、前記放電回路の動作が正常であるか否かを判定するステップとを備える、車両の制御方法。
【請求項１３】
搭載された蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生することができる車両の制御方法であって、
前記車両は、
負荷装置と、
前記蓄電装置からの電力を変換して前記負荷装置を駆動する駆動装置とを含み、
前記駆動装置は、
スイッチング素子を有し、前記蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して前記負荷装置を駆動するためのインバータと、
前記インバータの直流側端子に接続されたコンデンサと、
前記駆動装置内で前記コンデンサの残留電荷を消費させる放電動作を行なうための放電回路とを有し、
前記制御方法は、
前記インバータに対して前記スイッチング素子を強制的に非導通とするステップと、
前記車両の走行が行なわれていない所定のタイミングにおいて、前記放電回路を動作させる指令を出力するステップと、
前記放電回路を動作させる指令を出力している間に、前記インバータに対して前記スイッチング素子を強制的に非導通とするステップの動作確認を行った後に、前記放電回路の動作が正常であるか否かを判定するステップとを備える、車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両および車両の制御方法に関し、より特定的には、車両の衝突時に電力変換装置内のコンデンサの残留電荷を放電する機能の動作確認についての技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する電動車両が注目されている。この電動車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。
【０００３】
これらの電動車両においては、発進時や加速時に蓄電装置から電力を受けて走行のための駆動力を発生するとともに、制動時に回生制動によって発電を行なって蓄電装置に電気エネルギを蓄えるためのモータジェネレータを備える場合がある。このように、走行状態に応じてモータジェネレータを制御するために、電動車両には、コンバータやインバータなどによって電力を変換する電力変換装置が搭載される。
【０００４】
このような電力変換装置には、供給される直流電力を安定化するために大容量の平滑コンデンサが備えられている。そして、電力変換装置の作動中は、平滑コンデンサには印加電圧に応じた電荷が蓄積される。
【０００５】
この平滑コンデンサに蓄積される電荷は、車両の衝突が発生したような場合には、速やかに放電されることが必要となる。
【０００６】
特開２００５−０２０９５２号公報（特許文献１）は、電動機を駆動源の１つとする車両において、車両走行中に衝突が予測される場合、ＨＶ−ＥＣＵにより電動機にトルクが発生しないようにインバータ回路のＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）がスイッチング制御されて、インバータ内のコンデンサの電荷を放電する構成を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−０２０９５２号公報
【特許文献２】特開２００８−１０９７２４号公報
【特許文献３】特開２００９−１７７９１３号公報
【特許文献４】特開２０１０−２３３３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特開２００５−０２０９５２号公報（特許文献１）に開示された技術によれば、車両の衝突が予測される場合に、インバータ内のコンデンサに蓄えられた電荷が、電動機により消費されるため、衝突発生時においてもコンデンサに蓄えられた高圧電力による周囲への影響を排除することができる。
【０００９】
しかしながら、特開２００５−０２０９５２号公報（特許文献１）おいては、制御装置からのインバータのＩＧＢＴを駆動するための指令が必要である。そのため、衝突において制御装置からインバータへの通信ができなくなった場合や、制御装置への電源が途絶してしまった場合などでは、ＩＧＢＴの駆動指令を出力することができず、適切にコンデンサの電荷を放電することができなくなる場合が生じ得る。
【００１０】
このような問題に対して、衝突が発生した場合に、ＩＧＢＴの通電損失により消費される電力によりコンデンサの電荷を放電する手法がさらに採用される場合もある。
【００１１】
上記のような放電機能は、通常の走行時においては動作しないが、万一、車両の衝突が発生した場合には確実に動作することが要求される。したがって、このような非常時に動作する機能が、万一の場合に正常に動作することを保障するために、その動作確認を定期的に実行することが必要とされる。
【００１２】
一方で、この放電機能の動作確認を行なう際には、既存の他の機能についての動作確認や、通常の走行動作に影響を与えないようにすることが重要である。
【００１３】
本発明は、このような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、蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生する車両において、駆動装置に含まれるコンデンサの残留電荷の放電機能についての動作確認を効率的に実行することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による車両は、搭載された蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生することができる車両であって、負荷装置と、蓄電装置からの電力を変換して負荷装置を駆動する駆動装置と、駆動装置を制御するための第１の制御装置とを備える。駆動装置は、インバータと、インバータの直流側端子に接続されたコンデンサと、第２の制御装置と、放電回路とを含む。インバータは、スイッチング素子を有し、蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して負荷装置を駆動する。第２の制御装置は、第１の制御装置と信号の授受が可能であり、第１の制御装置からの指令に基づいてスイッチング素子を制御する。放電回路は、第２の制御装置からの指令に基づいて、駆動装置内でコンデンサの残留電荷を消費させる放電動作を行なう。第１の制御装置は、車両の走行が行なわれていない所定のタイミングにおいて、放電回路の動作確認を実行する。
【００１５】
好ましくは、放電回路は、インバータの少なくとも１相のブリッジ回路の２つのスイッチング素子について、一方のスイッチング素子を導通させた状態で、他方のスイッチング素子の制御端子電圧を低下させつつ導通と非導通とを切換えることによって放電動作を実行する。第１の制御装置は、放電動作を実行している間に、ブリッジ回路に流れる電流を検知した場合に放電動作が正常であると判定する。
【００１６】
好ましくは、駆動装置は、コンデンサに並列に結合された放電部をさらに含む。放電部は、直列接続された抵抗器とスイッチとを有する。放電回路は、上記スイッチを導通状態とすることによって放電動作を実行する。第１の制御装置は、放電動作を実行している間に、抵抗器に流れる電流を検知した場合に放電動作が正常であると判定する。
【００１７】
好ましくは、所定のタイミングは、ユーザによるシステム起動を指示する操作に応じて定められるタイミングである。
【００１８】
好ましくは、所定のタイミングは、ユーザによるシステム終了を指示する操作に応じて定められるタイミングである。
【００１９】
好ましくは、第１の制御装置は、インバータに対してスイッチング素子を強制的に非導通とする第１の機能を有する。第１の制御装置は、所定のタイミングにおいて、第１の機能の動作確認を行なった後に、放電回路の動作確認を実行する。
【００２０】
好ましくは、第１の制御装置は、第２の制御装置に負荷装置に通電してコンデンサの残留電荷を放電させる第２の機能をさらに有する。第１の制御装置は、放電回路の動作確認に引き続いて第２の機能の動作確認を実行する。
【００２１】
好ましくは、第１の制御装置は、負荷装置に通電してコンデンサの残留電荷を放電させている間に、コンデンサの電圧が低下することを検知した場合に、第２の機能の動作が正常であると判定する。
【００２２】
好ましくは、第１の制御装置は、スイッチング素子を強制的に非導通としている間に、コンデンサの電圧が低下しないことを検知した場合に、第１の機能の動作が正常であると判定する。
【００２３】
本発明による車両の制御方法は、搭載された蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生することができる車両の制御方法である。車両は、負荷装置と、蓄電装置からの電力を変換して負荷装置を駆動する駆動装置とを含む。駆動装置は、スイッチング素子を有し蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して負荷装置を駆動するためのインバータと、インバータの直流側端子に接続されたコンデンサと、駆動装置内でコンデンサの残留電荷を消費させる放電動作を行なうための放電回路とを有する。制御方法は、車両の走行が行なわれていない所定のタイミングにおいて、放電回路を動作させる指令を出力するステップと、放電回路を動作させる指令を出力している間に、放電回路を動作が正常であるか否かを判定するステップとを備える。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生する車両において、駆動装置に含まれるコンデンサの残留電荷の放電機能についての動作確認を効率的に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施の形態に従う車両の全体ブロック図である。
【図２】モータジェネレータを用いたコンデンサの放電を説明するための図である。
【図３】ＰＣＵ放電の一例を説明するための図である。
【図４】ＰＣＵ放電の他の例を説明するための図である。
【図５】本実施の形態における放電機能確認制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】図５におけるステップＳ１２０の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図７】図５におけるステップＳ１３０の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２７】
図１は、本実施の形態に従う車両１００の全体ブロック図である。本実施の形態においては、車両１００として電気自動車を例として説明するが、車両１００の構成はこれに限定されるものではなく、蓄電装置からの電力によって走行可能な車両であれば適用可能である。車両１００としては、電気自動車以外にたとえばハイブリッド車両や燃料電池自動車などが含まれる。
【００２８】
図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System  Main  Relay：ＳＭＲ）１１５と、駆動装置であるＰＣＵ（Power  Control  Unit）１２０と、モータジェネレータ１５０と、動力伝達ギヤ１５４と、駆動輪１５５と、衝突検出部１９０と、補機バッテリ２００と、制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）３００とを備える。
【００２９】
ＰＣＵ１２０は、コンバータ１３０と、インバータ１４０と、ＭＧ−ＥＣＵ１６０と、放電回路１７０と、コンデンサＣ１〜Ｃ３とを含む。ＰＣＵ１２０内の各機器は、一般的に、同一の筐体内に収納され、ＰＣＵ１２０外部のその他の機器とケーブルやバスバーなどによって結合される。
【００３０】
蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
【００３１】
蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してコンバータ１３０に接続される。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１５０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。
【００３２】
ＳＭＲ１１５に含まれるリレーは、蓄電装置１１０とコンバータ１３０とを結ぶ電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１によって制御され、蓄電装置１１０とコンバータ１３０との間での電力の供給と遮断とを切換える。
【００３３】
コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１と接地線ＮＬ１との間に接続される。コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１と接地線ＮＬ１との間の電圧変動を低減する。電圧センサ１８０は、コンデンサＣ１にかかる電圧を検出し、その検出値ＶＬをＭＧ−ＥＣＵ１６０を介してＨＶ−ＥＣＵ３００へ出力する。
【００３４】
コンバータ１３０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬ１とを含む。
【００３５】
スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に、電力線ＰＬ２から接地線ＮＬ１に向かう方向を順方向として直列に接続される。なお、本実施の形態において、スイッチング素子としてＩＧＢＴを例として説明するが、それ以外の例としては、電力用ＭＯＳ（Metal  Oxide  Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることもできる。
【００３６】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対して、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと、電力線ＰＬ１との間に設けられる。すなわち、コンバータ１３０はチョッパ回路を形成する。
【００３７】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいてＭＧ−ＥＣＵ１６０が生成するゲート信号ＶＧＣによって制御され、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間で電圧変換動作を行なう。
【００３８】
コンバータ１３０は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１およびＱ２が相補的かつ交互にオン・オフするように制御される。コンバータ１３０は、昇圧動作時には、蓄電装置１１０からの直流電圧を昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Ｑ２のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ１および逆並列ダイオードＤ１を介して、電力線ＰＬ２へ供給することにより行なわれる。
【００３９】
また、コンバータ１３０は、降圧動作時には、負荷装置からの直流電圧を降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ２および逆並列ダイオードＤ２を介して、接地線ＮＬ１へ供給することにより行なわれる。
【００４０】
これらの昇圧動作および降圧動作における電圧変換比は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比（デューティ比）により制御される。なお、昇圧動作および降圧動作が不要の場合には、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２をオンおよびオフにそれぞれ固定するように制御信号ＰＷＣを設定することで、電圧変換比＝１．０（デューティ比＝１００％）とすることもできる。
【００４１】
コンデンサＣ２は、コンバータ１３０とインバータ１４０とを結ぶ電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間に接続される。コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２と接地線ＮＬ１との間の電圧変動を低減する。電圧センサ１８５は、コンデンサＣ２にかかる電圧を検出し、その検出値ＶＨをＭＧ−ＥＣＵ１６０を介してＨＶ−ＥＣＵ３００へ出力する。
【００４２】
インバータ１４０は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１を介して、コンバータ１３０に接続される。インバータ１４０は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御指令ＰＷＩに基づいてＭＧ−ＥＣＵ１６０によって生成されるゲート信号ＶＧＩにより制御され、コンバータ１３０から出力される直流電力を、モータジェネレータ１５０を駆動するための交流電力に電力変換する。
【００４３】
インバータ１４０は、ブリッジ回路を形成する、Ｕ相アーム１４１と、Ｖ相アーム１４２と、Ｗ相アーム１４３とを含む。Ｕ相アーム１４１、Ｖ相アーム１４２およびＷ相アーム１４３は、電力線ＰＬ２と接地線ＮＬ１との間に並列に接続される。
【００４４】
Ｕ相アーム１４１は、電力線ＰＬ２と接地線ＮＬ１との間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはスイッチング素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはスイッチング素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはスイッチング素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはスイッチング素子Ｑ４のエミッタと接続される。
【００４５】
Ｖ相アーム１４２は、電力線ＰＬ２と接地線ＮＬ１との間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはスイッチング素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはスイッチング素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはスイッチング素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはスイッチング素子Ｑ６のエミッタと接続される。
【００４６】
Ｗ相アーム１４３は、電力線ＰＬ２と接地線ＮＬ１との間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８と、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはスイッチング素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはスイッチング素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはスイッチング素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはスイッチング素子Ｑ８のエミッタと接続される。
【００４７】
インバータ１４０は、ＨＶ−ＥＣＵ３００から、緊急遮断信号ＨＳＤＮを受けると、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８を強制的に非導通とし、モータジェネレータ１５０への供給電力を強制的に遮断する。インバータ１４０は、ＭＧ−ＥＣＵ１６０からのゲート信号ＶＧＩよりも、この緊急遮断信号ＨＳＤＮに優先的に応答して動作する。
【００４８】
モータジェネレータ１５０は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータと中性点でＹ結線された三相コイルを有するステータとを備える三相交流電動発電機であり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。
【００４９】
モータジェネレータ１５０の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギヤ１５４を介して駆動輪１５５に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１５０は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５５の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、インバータ１４０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。
【００５０】
衝突検出部１９０は、図示しないセンサ（たとえばＧセンサ）を含み、車両１００が衝突したか否かを検出する。そして、その検出信号ＣＯＬをＨＶ−ＥＣＵ３００へ出力する
ＭＧ−ＥＣＵ１６０は、上述のように、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩを受ける。そして、ＭＧ−ＥＣＵ１６０は、これらの信号に基づいて、コンバータ１３０およびインバータ１４０の各スイッチング素子を駆動するためのゲート信号ＶＧＣ，ＶＧＩをそれぞれ生成し、コンバータ１３０およびインバータ１４０に出力する。
【００５１】
また、ＭＧ−ＥＣＵ１６０は、ＨＶ−ＥＣＵ３００から、車両１００の衝突信号ＣＯＬを受ける。ＭＧ−ＥＣＵ１６０は、衝突信号ＣＯＬの受信に応答して、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷をＰＣＵ１２０内部で放電するための放電動作（以下、「ＰＣＵ放電」とも称する。）を実行させるための放電信号ＤＣＨを放電回路１７０に出力する。
【００５２】
さらに、ＭＧ−ＥＣＵ１６０は、ＨＶ−ＥＣＵ３００との通信の異常を検出した場合にも、放電回路１７０に放電信号ＤＣＨを出力する。
【００５３】
放電回路１７０は、ＰＣＵ放電を実行するための回路である。放電回路１７０は、ＭＧ−ＥＣＵ１６０からの放電信号ＤＣＨを受けると、それに応答して、たとえばインバータ１４０のスイッチング素子を制御してＰＣＵ放電を実行する。
【００５４】
補機バッテリ２００は、図示しない補機装置および各ＥＣＵなどの制御装置のような車両１００の低圧系の機器に対して電源電圧を供給するための電圧源である。補機バッテリ２００は、代表的には鉛蓄電池により構成され、その出力電圧は、たとえば１２Ｖ程度である。
【００５５】
補機バッテリ２００は、電力線ＰＬ３を介して、ＨＶ−ＥＣＵ３００、ＭＧ−ＥＣＵ１６０および放電回路１７０へ電源電圧を供給する。また、補機バッテリ２００は、放電回路１７０に結合されたコンデンサＣ３に、ダイオードを介して接続される。
【００５６】
放電回路１７０は、コンデンサＣ３に蓄えられた電力によっても動作することができる。このため、放電回路１７０は、補機バッテリ２００からの電源電圧が途絶した場合でも、一定期間は、コンデンサＣ３に蓄えられた電力により放電動作を実行することができる。なお、コンデンサＣ３からの電源電圧の供給に代えて、たとえば、コンデンサＣ２に蓄えられた電力を降圧した電力が放電回路１７０へ供給されるような構成であってもよい。
【００５７】
ＨＶ−ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００５８】
このように、蓄電装置からの電力によって車両駆動力を発生する場合、モータジェネレータの出力も比較的高出力のものが必要となる。それに伴って、モータジェネレータを制御するためのインバータやコンバータなどを含む電力変換装置に搭載されるコンデンサは、高電圧かつ大容量のものが採用される。そのため、車両の衝突事故等が発生した場合には、短絡や地絡などによる周辺への影響を最小限に抑制するために、コンデンサの残留電荷をできるだけ迅速に放電する必要がある。
【００５９】
このようなコンデンサにおける残留電荷の放電手法の１つとして、図２に示すように、モータジェネレータにおいてトルクが発生しないようにしながら電流を流すことによる放電（以下、「ＭＧ放電」とも称する。）を行なう場合がある。このような放電動作は、たとえば、ユーザによる車両の走行終了操作がなされた場合の終了処理にも実行される。
【００６０】
たとえば、図２のように、ＭＧ−ＥＣＵ１６０によって、インバータ１４０のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオンに制御されて、矢印ＡＲ１のように電流が流れる。そして、コンデンサＣ２の残留電荷がモータジェネレータ１５０のＵ相コイルおよびＶ相コイルにより消費されることによって放電が行なわれる。なお、スイッチング素子の駆動パターンは上記には限定されず、他のパターンであってもよいし、所定時間ごとに駆動パターンを切換えるようにしてもよい。
【００６１】
このようなＭＧ放電は、消費電力も大きくかつ耐熱温度も大きいため、短時間に放電を行なうことが可能であるという利点を有する。しかしながら、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩに基づいて駆動されるため、たとえば、車両１００の衝突によってＨＶ−ＥＣＵ３００とＰＣＵ１２０とを結ぶ信号経路が断絶してしまうと放電動作ができないという欠点を有する。また、インバータ１４０とモータジェネレータ１５０とを結ぶ電力線が健全であることも必要とされる。
【００６２】
一方で、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの指令が無くとも、ＰＣＵ１２０内部の機器のみを用いて放電動作を実行するＰＣＵ放電が行なわれる場合がある。上述のように、ＰＣＵ１２０内の機器は１つの筐体に収納されているので、衝突等が生じた場合であっても、ＰＣＵ１２０内部の信号伝達経路および電力伝達経路は比較的損傷しにくい。そのため、ＰＣＵ１２０外部の機器を用いないＰＣＵ放電は、衝突時の車両の損傷状況に左右されずに比較的確実に実行することが可能である。このＰＣＵ放電は、放電回路１７０により実行される。
【００６３】
図３は、ＰＣＵ放電の具体的な構成の一例を示す図である。図３においては、インバータ１４０のスイッチング素子で放電を行なう場合について説明する。
【００６４】
図３を参照して、放電回路１７０は、制御部１７１と、ゲート駆動部１７２と、電流検出部１７３とを含む。制御部１７１、ゲート駆動部１７２、および電流検出部１７３における機能は、ソフトウェアで構築することもできるが、衝突時などの非常時にも確実に動作できるようにハードウェアで構築することがより好ましい。
【００６５】
制御部１７１は、ＭＧ−ＥＣＵ１６０からの放電信号ＤＣＨを受ける。制御部１７１は、この放電信号ＤＣＨを受信すると、ゲート駆動部１７２に対して、スイッチング素子を以下のような態様で動作させる指令を出力する。
【００６６】
ゲート駆動部１７２は、たとえば、Ｕ相アーム１４１の下アームのスイッチング素子Ｑ４に飽和領域のゲート電圧を印加して、低抵抗状態で導通させる。そして、ゲート駆動部１７２は、Ｕ相アーム１４１の上アームのスイッチング素子Ｑ３に非飽和領域のゲート電圧を間欠的に印加する。このようなゲート信号ＶＧＩ＿ｄｃによりスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を駆動することによって、図３中の矢印ＡＲ２のように電流が流れる。
【００６７】
このとき、スイッチング素子Ｑ３を非飽和領域で駆動すると、スイッチング素子Ｑ３の導通抵抗が増加するため、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１間の短絡電流が制限されるとともに、スイッチング素子Ｑ３での導通損失の増加によりコンデンサＣ２の電荷を放電することができる。
【００６８】
電流検出部１７３は、各アームに設けられた電流センサ１４５から、各アームに流れる電流Ｉｓｗを検出する。制御部１７１は、電流検出部１７３で検出された電流値Ｉｓｗに基づいて、必要に応じて、スイッチング素子Ｑ３のゲート電圧や駆動デューティを適宜調整する。また、制御部１７１は、電流値Ｉｓｗを検出することによって、ＰＣＵ放電機能が正常に動作していることを確認することができる。
【００６９】
放電回路１７０によってインバータ１４０のスイッチング素子を上述のように駆動することで、たとえばインバータ１４０とモータジェネレータ１５０との間の電力伝達経路が断絶していた場合でも、ＰＣＵ１２０内部でコンデンサＣ２の電荷を放電することが可能である。
【００７０】
ただし、このようにスイッチング素子の導通損失により放電する場合は、スイッチング素子の発熱を伴うため、ＰＣＵ１２０を冷却するための冷却水の状態やコンデンサＣ２の残留電荷の量によっては、スイッチング素子の破損防止のために放電電流や導通時間が制限されてしまう場合がある。そのため、放電に時間がかかってしまったり、十分に放電できなかったりするおそれがあるという欠点がある。
【００７１】
なお、上記の説明では、Ｕ相アーム１４１のみを用いた放電について説明したが、それに代えておよび／またはそれに加えて、他のＶ相アーム１４２、Ｗ相アーム１４３を同時にあるいは切換えて用いてもよい。このようにすることにより、ＰＣＵ放電における個々のスイッチング素子の負担を軽減することも可能である。また、コンバータ１３０を用いて放電するようにしてもよい。
【００７２】
さらに、図４に示すように、たとえば、抵抗Ｒ１０およびスイッチング素子Ｑ１０が電力線ＰＬ２と接地線ＮＬ１との間に直列接続されたような、専用の放電部１８６を備える構成とすることもできる、この場合は、追加部品が必要となるが、スイッチング素子の発熱による制限が緩和できるので、より多くの電荷を短時間に放電できるというメリットがある。
【００７３】
ＰＣＵ放電の機能は、一般的に、車両の衝突が検出されたような場合、ＨＶ−ＥＣＵ３００とＭＧ−ＥＣＵ１６０との間の通信が異常となった場合、または補機バッテリ２００の電圧が低下した場合など、非常の場合に実行される。すなわち、異常が発生していない通常の車両状態では動作することはない。しかしながら、上記のような異常時には、周囲への影響を最小限に抑えるために、確実に動作することが要求される。そのため、上記のような異常が発生していない状態において、ＰＣＵ放電が正常に機能することを確認することが必要である。
【００７４】
このＰＣＵ放電機能の確認は、通常の車両の走行にできるだけ影響を与えないようにするために、たとえば、車両のシステム起動時または終了時などにおいて実行される、システムチェック動作とあわせて実行することが好ましい。しかしながら、ＰＣＵ放電機能の確認を行なうことによって、他の機能のチェックの実行に悪影響がおよんだり、システムチェック全体にかかる時間が過度に延長されてしまったりすることは回避すべきである。
【００７５】
そこで、本実施の形態においては、ＰＣＵ放電が適切に動作することを定期的にかつ効率的にチェックする放電機能確認制御を実行する。
【００７６】
図５は、本実施の形態において、ＨＶ−ＥＣＵ３００において実行される放電機能確認制御処理を説明するためのフローチャートである。図５および後述する図６、図７に示すフローチャートは、ＨＶ−ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００７７】
図１および図５を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、当該放電機能確認制御を行なう所定のタイミングであるか否かを判定する。この所定タイミングは、たとえば、ユーザによるシステム起動の開始または終了を指示するための操作に基づく信号Ｒｅａｄｙによるタイミングであり、より具体的には、信号ＲｅａｄｙがオンにされてコンデンサＣ２が初期充電された後に実行される起動時のシステムチェック、および／または、信号Ｒｅａｄｙがオフにされたことに起因して実行される終了時のシステムチェックのタイミングである。なお、所定タイミングの他の例としては、たとえば、長い信号待ちの場合や、シフトレンジが駐車レンジにされている場合などにおいて、モータジェネレータ１５０が駆動されていない状態などが考えられる。
【００７８】
所定タイミングではない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、当該放電機能確認制御は実行できないので、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、以降の処理をスキップして処理を終了する。
【００７９】
所定タイミングである場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められて、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ＳＭＲ１１５の溶着チェック処理を実行する。ＳＭＲ１１５の溶着チェックは公知のさまざまな手法を用いることができるが、たとえば、ＳＭＲ１１５の各リレーを開放する信号を交互に出力し、片方のリレーが開放されているときの電圧ＶＬの低下を検出することによって溶着の有無を判定する。なお、Ｓ１１０の実行を開始する際には、コンデンサＣ２は充電された状態である。
【００８０】
ＳＭＲ１１５の溶着チェックが完了すると、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ＳＭＲ１１５を開放して、処理をＳ１２０に進める。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、次に、インバータ１４０の緊急遮断（ＨＳＤＮ）機能のチェック処理を実行する。
【００８１】
図６に、Ｓ１２０において実行される緊急遮断機能チェック処理の詳細のフローチャートを示す。図６を参照して、まずＳ１２１において、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、インバータ１４０に対して緊急遮断信号ＨＳＤＮを出力し、インバータ１４０のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のゲートを強制的に遮断して非導通とする。そして、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８が非導通とされた状態において、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ１２２にて、モータディスチャージ、すなわちＭＧ放電を行なう指令をＭＧ−ＥＣＵ１６０に出力する。
【００８２】
そして、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ１２３にて、電圧センサ１８５により検出されたコンデンサＣ２にかかる電圧ＶＨが低下したか否かを判定する。
【００８３】
このとき、ＭＧ−ＥＣＵ３００からインバータ１４０に対して、たとえば、図２で説明したようなスイッチング素子の駆動指令が出力されるが、緊急遮断信号ＨＳＤＮによってスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のゲートが遮断された状態であるので、緊急遮断機能が正常である場合には、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８は非導通のままとなる。そうすると、モータジェネレータ１５０へ電流が流れず、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷が放電されないので電圧ＶＨは低下しない。一方、緊急遮断機能が正常に動作していない場合には、ＭＧ−ＥＣＵ１６０からのゲート信号ＶＧＩによってスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８が駆動されてＭＧ放電が実行されるので、それに伴って電圧ＶＨが徐々に低下する。
【００８４】
そのため、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、電圧ＶＨが低下しなかった場合（Ｓ１２３にてＮＯ）には緊急遮断機能は正常であると判断し（Ｓ１２４）、電圧ＶＨが低下した場合（Ｓ１２３にてＹＥＳ）には緊急遮断機能は異常であると判断する（Ｓ１２６）。
【００８５】
その後、処理がＳ１２５に進められて、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、緊急遮断信号ＨＳＤＮおよびモータディスチャージ指令を解除して、図５のＳ１３０に処理を進める。なお、Ｓ１２０においては、以降のステップにおけるチェック動作のために、緊急遮断機能についての異常の有無が検出されると、コンデンサＣ２の電荷の放電を停止して、コンデンサＣ２に電荷が残った状態とすることが好ましい。ただし、コンデンサＣ２に蓄えられている電荷の量によっては、Ｓ１２０の処理において、コンデンサＣ２の電荷がすべて放電される場合もある。
【００８６】
再び図５を参照して、Ｓ１２０にて、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、次に、放電回路１７０で実行されるＰＣＵ放電の機能のチェック処理を実行する。
【００８７】
図７は、Ｓ１３０において実行されるＰＣＵ放電のチェック処理の詳細を示すフローチャートである。図７を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ１３１にて、ＭＧ−ＥＣＵ１６０により放電信号ＤＣＨを出力させて、放電回路１７０にＰＣＵ放電の動作を実行させる。
【００８８】
そして、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、放電回路１７０に含まれる電流検出部１７３（図３または図４）で電流Ｉｓｗが検出されたか否かを判定する。
【００８９】
電流Ｉｓｗが検出された場合（Ｓ１３２にてＹＥＳ）は、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、放電回路１７０によるＰＣＵ放電動作が正常であると判断する（Ｓ１３３）。一方、電流Ｉｓｗが検出されなかった場合（Ｓ１３２にてＮＯ）は、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、放電回路１７０によるＰＣＵ放電動作が異常であると判断する（Ｓ１３５）。
【００９０】
ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ放電動作が正常であるか否かを判定すると、コンデンサＣ２の電荷が完全に放電される前に、速やかにＰＣＵ放電を停止させ（Ｓ１３４）、図５のＳ１４０に処理を進める。
【００９１】
再び図５を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ放電の動作確認が完了すると、Ｓ１４０にて、ＭＧ放電を実行して、コンデンサＣ２の残留電荷を放電する。このとき、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ＭＧ放電の進行につれて電圧ＶＨが低下するか否かを判定することによって、ＭＧ放電の動作確認をあわせて行なう。
【００９２】
そして、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ＭＧ放電によって電圧ＶＨが十分に低下したことを検出すると、処理をＳ１５０に進めて、再びＳＭＲ１１５の溶着チェック処理を実行する。このときの溶着チェック処理は、ＭＧ放電によってコンデンサＣ１の電荷も放電された状態であるので、たとえば、ＳＭＲ１１５の片方を閉成したときに、蓄電装置１１０によってコンデンサＣ１が充電されて電圧ＶＬが増加するか否かを検出することによって溶着の有無を判定する。
【００９３】
なお、図５には示していないが、すべてのチェック処理が完了した後に、異常の有無についての情報が表示装置（図示せず）等によってユーザに通知されるようにしてもよい。
【００９４】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、コンデンサＣ２の再充電を繰り返すことなく、かつ、既存のシステムチェック処理を過度に遅延させることなく、ＰＣＵ放電機能の動作確認を効率的に実行することができる。
【００９５】
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】
【００９６】
１００  車両、１１０  蓄電装置、１１５  ＳＭＲ、１２０  ＰＣＵ、１３０  コンバータ、１４０  インバータ、１４１  Ｕ相アーム、１４２  Ｖ相アーム、１４３  Ｗ相アーム、１４５，１４５Ａ  電流センサ、１５０  モータジェネレータ、１５４  動力伝達ギヤ、１５５  駆動輪、１６０  ＭＧ−ＥＣＵ、１７０  放電回路、１７１  制御部、１７２  ゲート駆動部、１７３  電流検出部、１８０，１８５  電圧センサ、１８６  放電部、１９０  衝突検出部、２００  補機バッテリ、３００  ＨＶ−ＥＣＵ、Ｃ１〜Ｃ２  コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８  ダイオード、Ｌ１  リアクトル、ＮＬ１  接地線、ＰＬ１〜ＰＬ３  電力線、Ｑ１〜Ｑ８，Ｑ１０  スイッチング素子、Ｒ１０  抵抗。
【図１】
0005696589.tif 000002
【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】
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【図７】
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