(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源部（４０）に繋がる通電経路に接続された電気負荷（４１）と、前記通電経路に接続されインバータ（２０）とモータ部（１０）とを有する回転電機（１００）とを備える電源システムに適用され、
前記電源部の電圧である電源電圧が第１閾値よりも低下したか否かを判定する第１判定部と、
前記電源電圧が前記第１閾値よりも低下したと判定された場合に、前記インバータを通電遮断状態にする通電遮断部と、
前記通電遮断部による通電遮断後に、前記電源電圧が第２閾値よりも高い電圧に上昇したか否かを判定する第２判定部と、
前記電源電圧が前記第２閾値よりも高い電圧に上昇したことに基づいて、前記通電遮断を解除する遮断解除部と、
前記通電遮断部による通電遮断の実施回数をカウントするカウント部と、
前記電源電圧の低下の要因が、前記回転電機による第１要因かそれ以外の第２要因かを判定して、前記第２要因である場合に前記カウント部によるカウントを制限する制限部と、
前記実施回数に基づいて、前記遮断解除部による通電遮断の解除を許可するか許可しないかを判定する第３判定部と、
を備える回転電機の制御装置（３０）。
【請求項２】
前記制限部は、前記回転電機が作動状態でない場合は、前記電源電圧の低下の要因が前記第２要因であると判定して、前記カウント部によるカウントを制限する請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項３】
前記回転電機が作動状態でない場合に、前記遮断解除部は、前記電源電圧が、前記第２閾値よりも高い電圧に上昇し、かつ前記第２閾値よりも高い電圧を所定時間継続したことに基づいて、前記通電遮断を解除する請求項２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項４】
前記制限部は、前記電源電圧の低下及び上昇の発生周期が所定周期以上の場合は、前記電源電圧の低下の要因が前記第２要因であると判定して、前記カウント部によるカウントを制限する請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記第１判定部により前記電源電圧が前記第１閾値よりも低下したと判定された時点と、前記第２判定部により前記電源電圧が前記第２閾値よりも上昇したと判定された時点との時間間隔を取得する取得部を備え、
前記制限部は、前記時間間隔が所定値よりも大きい場合に、前記電源電圧の低下及び上昇の発生周期が所定周期以上であるとして、前記カウント部によるカウントを制限する請求項４に記載の回転電機の制御装置。
【請求項６】
前記電気負荷としてスタータ（４２）を備える電源システムに適用され、
前記第２要因は、スタータクランキングによるものであり、前記制限部は、スタータクランキングに伴う前記電源電圧の低下時において前記カウントを制限する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両においては、燃費の低減や排気ガスの低減等を目的として、アイドリングストップ制御が実施されるものがあり、そのアイドリングストップ制御を実施する構成として、発電と力行とを実行可能な回転電機（モータジェネレータ）、いわゆるＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を備えた構成が実用化されている。ＩＳＧは、インバータとモータ部とを有しており、インバータのスイッチング素子のオンオフにより発電時又は力行時の電力制御が行われる。
【０００３】
ここで、ＩＳＧの制御部に異常が発生した場合、制御部によるスイッチング素子のゲート制御が停止され、発電のみの機能に強制的に移行させるフェイルセーフ技術が知られている（特許文献１）。また、ＩＳＧの制御部が、ロータ短絡故障、低電圧、過電圧、過電流等の異常を検出した場合、スイッチング素子を全てオフにすることでＩＳＧを保護することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６５３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えばインバータにおいてスイッチング素子のオン故障等により短絡異常が生じた場合には、上下アームのスイッチング素子を通じて過電流が流れ、それに起因してスイッチング素子の破損が生じることが懸念される。そのため、こうした短絡異常時には、保護処理としてインバータの全てのスイッチング素子をオフする処理が実施される。また、短絡異常の発生時にはインバータの電源電圧の低下が生じることから、一般に電源電圧の低下が生じたか否かを判定し、その判定結果に基づいて、保護処理を実施する構成となっている。
【０００６】
しかしながら、バッテリに通じる電源ラインには、ＩＳＧ以外に他の電気負荷が接続されていることが考えられ、電源電圧の低下は、ＩＳＧでの短絡異常を要因とする以外に、電気負荷の駆動による電圧変動を要因としても生じうる。この場合、既存の技術では、電圧低下の要因がＩＳＧの要因であるのかＩＳＧ以外の要因であるのかにかかわらず、ＩＳＧの保護処理が実施される。そのため、ＩＳＧ以外の要因であって本来であればＩＳＧの保護処理が必要のない場合に、保護処理によりＩＳＧの力行及び発電機能が不要に喪失されることが懸念される。
【０００７】
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、電源電圧の低下時において、回転電機の作動及び保護を適正に実施することができる回転電機の制御装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、電源部に繋がる通電経路に接続された電気負荷と、前記通電経路に接続されインバータとモータ部とを有する回転電機とを備える電源システムに適用され、前記電源部の電圧である電源電圧が第１閾値よりも低下したか否かを判定する第１判定部と、前記電源電圧が前記第１閾値よりも低下したと判定された場合に、前記インバータを通電遮断状態にする通電遮断部と、前記通電遮断部による通電遮断後に、前記電源電圧が第２閾値よりも高い電圧に上昇したか否かを判定する第２判定部と、前記電源電圧が前記第２閾値よりも高い電圧に上昇したことに基づいて、前記通電遮断を解除する遮断解除部と、前記通電遮断部による通電遮断の実施回数をカウントするカウント部と、前記電源電圧の低下の要因が、前記回転電機による第１要因かそれ以外の第２要因かを判定して、前記第２要因である場合に前記カウント部によるカウントを制限する制限部と、前記実施回数に基づいて、前記遮断解除部による通電遮断の解除を許可するか許可しないかを判定する第３判定部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
回転電機を要因として電源電圧の低下が生じる場合には、その電圧低下の原因となる異常の状態、例えばインバータのスイッチング素子のオン故障の状態が継続的に生じることが考えられる。そのため、インバータの通電遮断及び解除が繰り返し実施されることになり、その実施回数に基づいて、回転電機において、インバータの通電遮断の解除（すなわち保護処理の解除）の適否が判断されることが望ましい。
【００１０】
また、電源電圧の低下が生じる際には、その電源電圧の低下が回転電機を要因とする場合と、それ以外を要因とする場合とがあると考えられ、回転電機を要因とする第１要因か、それ以外を要因とする第２要因かに応じて、回転電機の作動が制限されることが望ましい。すなわち、第１要因であればインバータを通電遮断する（つまり保護処理を実施する）必要があり、第２要因であればインバータの通電遮断を実施する必要はなく、通電遮断の解除が許可されることが望ましい。
【００１１】
この点、上記構成では、電圧の低下の要因が第１要因か第２要因かを判定し、第２要因である場合には、通電遮断の実施回数のカウントを制限しつつ、その実施回数に基づいて通電遮断の解除の許可を判定する構成とした。これにより、第２要因である場合は、実施回数のカウントが制限されるのに対し、第１要因である場合は、カウントが制限されず実施回数が積算される。その結果、電源電圧の低下が第１要因か第２要因かに応じて通電遮断の解除の許可判定を適正に実施できる。これによって、低電圧の発生時において、回転電機の作動及び保護を適正に実施することができる。
【００１２】
第２の発明は、前記制限部は、前記回転電機が作動状態でない場合は、前記電源電圧の低下の要因が前記第２要因であると判定して、前記カウント部によるカウントを制限することを特徴とする。
【００１３】
回転電機が作動していない状況下では、インバータは非通電の状態にあり、インバータの上下アームのスイッチは共にオフ状態となっている。そのため、回転電機が作動していない状況で生じた電圧低下は、回転電機以外の要因（第２要因）であると考えられる。この点、上記構成では、電圧低下が生じた場合に回転電機が非作動状態であれば、電圧低下の要因が回転電機以外の要因であるとみなされ、カウントが制限される。これにより、電圧低下の要因を適正に判定し、ひいては回転電機の保護を適正に実施できる。
【００１４】
第３の発明は、前記回転電機が作動状態でない場合に、前記遮断解除部は、前記電源電圧が、前記第２閾値よりも高い電圧に上昇し、かつ前記第２閾値よりも高い電圧を所定時間継続したことに基づいて、前記通電遮断を解除することを特徴とする。
【００１５】
電圧低下の要因が回転電機以外である場合、電力消費量の大きい電気システムの稼働などにより、低電圧領域でしばらく電源電圧が脈動する場合がある。上記構成では、通電遮断を解除する条件を、電源電圧が上昇したことに加え、電源電圧の上昇が所定時間継続したこととした。この場合、電圧低下を検出してから電圧変動が安定するまでは通電を遮断し、その後電圧変動が安定したら通電遮断を解除することとなる。これにより、電源電圧の脈動に伴って通電遮断及びその解除が繰り返されることを抑制することができ、システムの安定化を図ることができる。
【００１６】
第４の発明は、前記制限部は、前記電源電圧の低下及び上昇の発生周期が所定周期以上の場合は、前記電源電圧の低下の要因が前記第２要因であると判定して、前記カウント部によるカウントを制限することを特徴とする。
【００１７】
電源電圧の低下に伴いインバータの通電遮断及び解除が行われる場合、その電圧低下の要因が回転電機か回転電機以外か（第１要因か第２要因か）に応じて、電源電圧の低下及び上昇の周期が相違する。この場合、回転電機が要因であれば、電圧変動は通電遮断及びその解除の実施状況に依存して生じるのに対し、回転電機以外の要因であれば、通電遮断及びその解除に関係なく回転電機以外の電気負荷での電圧変動に依存する。その結果、電圧低下の要因が回転電機以外である場合の方が、電源電圧の低下及び上昇の発生周期は長くなる。
【００１８】
上記構成によれば、電源電圧の低下及び上昇の発生周期が所定周期以上の場合は、第２要因と判定され、カウントが制限される。一方、発生周期が所定周期よりも短い場合は、第１要因と判定され、カウントが制限されず実施回数が積算される。これにより、要因に応じた通電遮断の解除の許可判定が可能となり、低電圧の発生時における回転電機の作動及び保護を適正に実施することができる。
【００１９】
第５の発明は、前記第１判定部により前記電源電圧が前記第１閾値よりも低下したと判定された時点と、前記第２判定部により前記電源電圧が前記第２閾値よりも上昇したと判定された時点との時間間隔を取得する取得部を備え、前記制限部は、前記時間間隔が所定値よりも大きい場合に、前記電源電圧の低下及び上昇の発生周期が所定周期以上であるとして、前記カウント部によるカウントを制限することを特徴とする。
【００２０】
回転電機を要因として電圧低下が生じる場合と、回転電機以外を要因として電圧低下が生じる場合とでは、電源電圧が第１閾値及び第２閾値に到達する時間間隔が相違する。ゆえに、これを加味することで、電圧低下の要因を適正に把握できる。
【００２１】
第６の発明は、前記電気負荷としてスタータを備える電源システムに適用され、前記第２要因は、スタータクランキングによるものであり、前記制限部は、スタータクランキングに伴う前記電源電圧の低下時において前記カウントを制限することを特徴とする。
【００２２】
スタータクランキング実施の際には、電源電圧は、通常の電圧レベルから大きく低下し、しばらく低電圧領域で脈動し、その後通常の電圧レベルへ回復するといった電圧変動をきたす。ここで、スタータクランキングに伴う電圧低下は、第１要因と区別して判断されることが望ましい。
【００２３】
上記構成によれば、スタータクランキング時のカウントを制限する。これにより、スタータクランキング時に低電圧領域で電源電圧の脈動が生じても、通電遮断の解除の許可判定を適正に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】エンジン制御システムの概略構成図。
【図２】ＩＳＧの保護制御処理を示すフローチャート。
【図３】ＩＳＧ故障時の制御を示すタイミングチャート。
【図４】スタータクランキング時の制御を示すタイミングチャート。
【図５】第２実施形態においてＩＳＧの保護制御処理を示すフローチャート。
【図６】第２実施形態においてスタータクランキング時の制御を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１実施形態）
以下、本発明にかかる回転電機の制御装置を具体化した実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、車両に搭載された電源システムを具体化するものとしている。本システムの全体概略図を図１に示す。
【００２６】
図１に示すように、ＩＳＧ１００は、モータ部１０、インバータ２０、及びインバータ２０を制御する制御装置３０を備えている。ＩＳＧ１００は、多相巻線を有する巻線界磁型回転電機を構成するものであり、具体的には、３相巻線を有する巻線界磁型同期回転電機を構成するものである。ＩＳＧ１００は、発電及び力行駆動の機能を有しており、始動装置（スタータ）及び発電装置（オルタネータ）の機能を統合したものとなっている。このＩＳＧ１００は、アイドリングストップ機能を備えた車両において、エンジンの自動停止後の再始動時に、エンジン出力軸に初期回転を付与するスタータ機能を有する。また、さらにエンジン出力軸にトルクを加えて車両を加速させるトルクアシスト機能を有していてもよい。
【００２７】
モータ部１０は、インバータ２０を介して、直流の電源部であるバッテリ４０に接続されている。バッテリ４０の出力電圧は、例えば１２Ｖである。バッテリ４０に繋がる通電経路には、ＩＳＧ１００以外に、車両に搭載される電気負荷４１が接続されている。電気負荷４１としては、エンジンの始動装置であるスタータ４２、電動パワーステアリング４３、ランプ類、カーステレオ等が挙げられる。バッテリ４０の通電経路には、バッテリ４０の電圧であるバッテリ電圧Ｖｂを検出する電圧センサ２１が接続されている。
【００２８】
インバータ２０は、高電位側のスイッチング素子２２a，２２ｂ，２２ｃ（上アームスイッチ）及び低電位側のスイッチング素子２３a，２３ｂ，２３ｃ（下アームスイッチ）の直列接続体が、３つ並列に接続されて構成されている。各相上、上アームスイッチと下アームスイッチの接続点には、モータ部１０の対応する相が接続されている。なお、本実施形態では、スイッチ２２，２３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、より具体的にはＩＧＢＴを用いている。そして、各スイッチには、フリーホイールダイオード２４が逆並列にそれぞれ接続されている。
【００２９】
制御装置３０は、インバータ２０を構成する各スイッチ２２，２３をオンオフ操作すべく、モータ部１０の各相に流れる電流を検出する相電流センサやモータ部１０の回転角を検出する回転角センサ等の検出値に基づいて、各操作信号を生成し、生成した各操作信号を各スイッチに出力する。ここで、上アーム側の操作信号と、対応する下アーム側の操作信号とは、互いに相補的な信号となっている。すなわち、上アームスイッチ２２a，２２ｂ，２２ｃと、対応する下アームスイッチ２３a，２３ｂ，２３ｃとは、交互にオン状態とされる。その結果、モータ部１０の各相には、電気角で互いに位相が１２０度ずれた正弦波状の電圧が印加され、電気角で互いに位相が１２０度ずれた正弦波状の電流が流れることとなる。
【００３０】
ＩＳＧ１００では、モータ部１０及びインバータ２０において短絡異常が生じることが考えられ、その異常発生時にはスイッチング素子の貫通電流により過電流の発生が懸念される。具体的には、例えば、インバータ２０において一つのスイッチング素子でオン固着が生じた場合に、ＩＳＧ１００が力行又は発電によって作動状態であれば、上アームスイッチと下アームスイッチの対（例えば、２２ａと２３ａ）が同時にオンとなり、回路が短絡して各スイッチに過電流が流れることになる。
【００３１】
そこで、ＩＳＧ１００の保護処理を実施することとしている。詳しくは、制御装置３０は、電圧センサ２１の検出値に基づいて、バッテリ電圧Ｖｂの低下が生じたか否かを判定し、その判定結果に基づいて、インバータ２０の各スイッチ２２，２３による保護処理を実施する。本実施形態では、バッテリ電圧Ｖｂが低電圧（例えば、７．５Ｖより低い電圧）になると、インバータ２０の通電を遮断状態にする。すなわち、制御装置３０が各スイッチ２２，２３をすべてオフにし、インバータ２０の通電を遮断させる。
【００３２】
また、インバータ２０の通電が遮断されると、仮にインバータ２０で短絡異常が生じていてもバッテリ電圧Ｖｂが元の正常値に復帰する。そこで、制御装置３０は、バッテリ電圧Ｖｂが正常値に復帰したことに基づいて、インバータ２０の通電遮断を解除する。かかる場合において、モータ部１０及びインバータ２０での短絡異常を要因として電圧低下が生じている場合には、インバータ２０の通電遮断及び解除が繰り返し実施されることになる。そこで、制御装置３０は、通電遮断及び解除の実施回数に基づいて、インバータ２０の通電遮断の解除（すなわち保護処理の解除）の適否を判断する。つまり、その実施回数に基づいて、通電遮断の解除を許可するか許可しないかを判定する。
【００３３】
また、電圧低下が生じる際には、その電圧低下がＩＳＧ１００を要因とする場合と、それ以外を要因とする場合とがあると考えられる。なお、ＩＳＧ以外の要因には、スタータ４２や電動パワーステアリング４３といった、電力消費量の大きい電気負荷の駆動により生じる電圧変動や、バッテリ４０からの電力が一時的に中断されるいわゆる瞬断が含まれる。
【００３４】
そこで本実施形態は、電圧低下がＩＳＧ１００を要因とするのか、それ以外を要因とするのかに応じて、インバータ２０の通電遮断の解除（すなわち保護処理の解除）を行うこととしており、ＩＳＧ１００を要因とする電圧低下でないのに、保護処理が不要に実施されることを抑制するようにしている。具体的には、制御装置３０は、電圧低下の要因がＩＳＧ以外である場合に、通電遮断の実施回数のカウントを制限しつつ、その実施回数に基づいて通電遮断の許可を判定する。本実施形態では特に、電圧低下が生じる場合に、ＩＳＧ１００が発電又は力行の作動状態にあるか否かを判定し、作動状態でなければ、電圧低下の要因がＩＳＧ以外であるとすることとしている。
【００３５】
以下、制御装置３０により実施される保護制御処理について、図２のフローチャートを用いて説明する。本処理は、制御装置３０により所定周期（例えば、１０ｍｓ）で繰り返し実行される。
【００３６】
まず、ステップＳ１１では、ＩＳＧ１００の保護処理がオフになっているか、つまりインバータ２０の通電が遮断されていないか否かを判定する。通常の状態では、ステップＳ１１は肯定され、ステップＳ１２へ進む。続くステップＳ１２では、バッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ１（第１閾値）よりも小さいか否かを判定する。なお、閾値Ｖｔｈ１は、低電圧を検出するために設けられる閾値であって、例えばシステム正常電圧を下回る値に設定される。本実施形態では、７．５Ｖに設定される。ステップＳ１２で、バッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ１以上であると判定した場合は、本処理を終了する。
【００３７】
一方、ステップＳ１２で、バッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ１よりも小さいと判定した場合、つまり電圧低下が検出された場合は、ステップＳ１３でＩＳＧ１００の保護処理をオンにする。すなわち、各スイッチ２２，２３をすべてオフにして、インバータ２０の通電を遮断する。ステップＳ１２が「第１判定部」に相当し、ステップＳ１３が「通電遮断部」に相当する。
【００３８】
続いて、ＩＳＧ１００の保護処理が実施されている状態において（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１４へ進むと、バッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ２（第２閾値）よりも大きいか否かを判定する。なお、閾値Ｖｔｈ２は、電気負荷４１の動作が保障される最低電圧であって、例えば、ＩＳＯの規定等により設定することができる。本実施形態では、閾値Ｖｔｈ２は、閾値Ｖｔｈ１よりも大きい値に設定され、例えば８Ｖに設定される。ステップＳ１４で、バッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ２以下であると判定すると、そのまま本処理を終了する。つまりＩＳＧ１００の保護処理を継続する。
【００３９】
一方、ステップＳ１４で、バッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ２よりも大きいと判定すると、ステップＳ１５へ進み、今回の電圧低下に際して、ＩＳＧ１００が力行又は発電のいずれかの作動状態であったか否かを判定する。このとき、ＩＳＧ１００が作動状態であれば、インバータ２０のいずれかのスイッチがオン故障したことに伴い短絡異常が生じるが、ＩＳＧ１００が非作動状態であれば、インバータ２０のいずれかのスイッチがオン故障しても短絡異常は生じないと考えられる。
【００４０】
この場合、ＩＳＧ１００が作動状態であれば、ステップＳ１６へ進み、通電遮断の実施回数のカウントを行う。その後、ステップＳ１７では、実施回数が所定回数Ｎよりも小さいか否かを判定する。ここで所定回数Ｎよりも小さいと判定すると通電遮断の解除を許可し、ステップＳ１８でＩＳＧ１００の保護処理をオフとする。一方、ステップＳ１７で、実施回数が所定回数Ｎ以上であると判定した場合は、そのまま本処理を終了する。つまり、ＩＳＧ１００の保護処理は継続される。なお、本実施形態では、実施回数はドライブサイクル（イグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦ）ごとにリセットされる。
【００４１】
所定回数Ｎは、例えば、ＩＳＧ１００の短絡故障により発生する過電流が許容される程度の回数に設定される。なお、回数に閾値を設けることで、ＩＳＧ１００の短絡故障の場合にインバータ２０に繰り返し過電流が流れることを抑制することができる。ステップＳ１７が「第３判定部」に相当し、ステップＳ１８が「遮断解除部」に相当する。
【００４２】
また、ステップＳ１５においてＩＳＧ１００が作動状態でないと判定された場合には、実施回数をカウントする工程（ステップＳ１６）をスキップする、つまりカウントを制限する。この場合、電圧低下はＩＳＧ以外の要因であると判定されることになり、余分なカウントが抑えられる。その結果、続くステップＳ１７において、そのカウントに基づいて適正な判定を実施することができる。
【００４３】
ここで、電圧低下のＩＳＧ以外の要因の一つであるスタータクランキングの実施時には、低電圧領域でバッテリ電圧が脈動する。この場合、低電圧の検出のたびにＩＳＧ１００の保護処理を実施し、電圧上昇のたびにＩＳＧ１００の保護処理を解除することは、システムの安定化によくない。そのため、不必要なＩＳＧ１００の保護処理とその解除の繰り返しはできる限り低減されることが望ましい。そこで、本実施形態では、電圧変動が安定したことをもって、保護処理の解除を行う構成とした。具体的には、例えば、電圧上昇が所定時間Ｔ１継続したこととする。
【００４４】
図２のステップＳ１５で、ＩＳＧ１００が作動状態でないと判定した場合は、ステップＳ１９へ進む。ここでは、バッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ２を上回っている時間である保持時間が、所定時間Ｔ１よりも長いか否かを判定する。ステップＳ１９が否定された場合は、そのまま本処理を終了する。一方、ステップＳ１９が肯定された場合は、ステップＳ１７へ進み、上述のとおりステップＳ１７，Ｓ１８の処理を実行する。
【００４５】
所定時間Ｔ１は、例えば、スタータ始動時の電圧変動周期よりも長い時間に設定される。具体的には、所定時間Ｔ１はクランキング回転速度により定められる電圧変動周期の２倍に設定される。スタータ始動時の電圧変動周期は、ＩＳＯの規定等により０．５秒とされ、本実施形態では所定時間Ｔ１は、例えば１秒に設定される。かかる構成により、クランキング時の電圧変動が安定したと判断できるまでは、ＩＳＧ１００の保護処理を継続し、電圧変動が安定したら保護処理を解除することで、不必要なＩＳＧ１００の保護処理とその解除の繰り返しを低減することができる。
【００４６】
次に、上記の保護制御処理について、図３及び図４のタイミングチャートを用いてより具体的に説明する。図３は、ＩＳＧ作動中においてインバータ２０の短絡異常により電圧低下が生じた場合を示し、図４は、ＩＳＧ非作動中においてスタータクランキングにより電圧低下が生じた場合を示している。
【００４７】
図３では、タイミングｔ１１で異常発生によりバッテリ電圧Ｖｂが降下し始める。タイミングｔ１２でバッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ１を下回ると、保護処理が開始される。そして、この保護処理に伴ってバッテリ電圧Ｖｂが上昇し、タイミングｔ１３で閾値Ｖｔｈ２に到達すると、通電遮断の実施回数がカウントされ、保護処理が解除される。その後は、バッテリ電圧Ｖｂの降下と再上昇とが繰り返され、その電圧変動に伴い保護処理が実施される都度、実施回数がカウントされる。
【００４８】
そして、タイミングｔ１４で、実施回数が所定回数Ｎに到達すると、それ以降、保護処理は解除されず、インバータ２０は通電遮断された状態で維持される。なお、バッテリ電圧Ｖｂは、その後正常の電圧状態へと戻る。
【００４９】
一方で、図４では、スタータクランキングに伴い電圧低下が生じ、タイミングｔ２１でバッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ１を下回ると、ＩＳＧ１００の保護処理が開始される。その後、タイミングｔ２２では、バッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ２よりも大きくなるが、ＩＳＧ作動中であることを条件に、実施回数のカウントが実施されないまま維持される。また、バッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ２よりも大きくなる状況下では、その保持時間が計測される。その後は、スタータクランキングに応じてバッテリ電圧Ｖｂが低下及び上昇を繰り返しながら徐々に増加するが、実施回数は図の破線のようにはカウントされず、カウントされないまま維持される。つまり、実施回数のカウントが制限される。
【００５０】
そして、タイミングｔ２３では、保持時間が所定時間Ｔ１よりも長くなることに伴い保護処理が解除される。この場合、タイミングｔ２１からタイミングｔ２３にかけて、ＩＳＧ１００の保護処理が継続的に実施されることとなる。
【００５１】
このように、ＩＳＧ１００が非作動状態であることを条件に実施回数のカウントが制限される。そのため、ＩＳＧ以外の要因で電圧低下が生じたにもかかわらず、不要にＩＳＧ１００の作動が停止状態のままとされることが抑制される。
【００５２】
なお、図２において、ステップＳ１９の処理を削除することも可能である。この場合、ステップＳ１５が否定されると、ステップＳ１６を飛ばしてステップＳ１７に進む。かかる構成では、図４において、バッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ２に到達する都度、保護処理が解除されるが、上記同様に、ＩＳＧ１００が非作動状態であることを条件に実施回数のカウントが制限される。そのため、ＩＳＧ以外の要因で電圧低下が生じたにもかかわらず、不要にＩＳＧ１００の作動が停止状態のままとされることが抑制される。
【００５３】
以上、詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５４】
上記構成では、電圧低下の要因がＩＳＧ１００による要因かＩＳＧ以外の要因かを判定し、ＩＳＧ以外の要因である場合には、通電遮断の実施回数のカウントを制限しつつ、その実施回数に基づいて通電遮断の解除の許可を判定する構成とした。これにより、ＩＳＧ以外の要因である場合は、実施回数のカウントが制限されるのに対し、ＩＳＧ１００による要因である場合は、カウントが制限されず実施回数が積算される。その結果、電源電圧の低下がＩＳＧ１００による要因かＩＳＧ以外の要因かに応じて、通電遮断の解除の許可判定を適正に実施できる。これによって、低電圧の発生時において、ＩＳＧ１００の作動及び保護を適正に実施することができる。
【００５５】
ＩＳＧ１００が作動していない状況下では、インバータ２０は非通電の状態にあり、インバータ２０の上下アームのスイッチ２２，２３は共にオフ状態となっている。そのため、ＩＳＧ１００が作動していない状況で生じた電圧低下は、ＩＳＧ以外の要因であると考えられる。この点、上記構成では、電圧低下が生じた場合にＩＳＧ１００が非作動状態であれば、電圧低下の要因がＩＳＧ以外の要因であるとみなされ、カウントが制限される。これにより、電圧低下の要因を適正に判定し、ひいてはＩＳＧ１００の保護を適正に実施できる。
【００５６】
電圧低下の要因がＩＳＧ以外である場合、電力消費量の大きい電気システムの稼働などにより、低電圧領域でしばらく電源電圧が脈動する場合がある。上記構成では、通電遮断を解除する条件を、電源電圧が上昇したことに加え、電源電圧の上昇が所定時間継続したこととした。この場合、電圧低下を検出してから電圧変動が安定するまでは通電を遮断し、その後電圧変動が安定したら通電遮断を解除することとなる。これにより、電源電圧の脈動に伴って通電遮断及びその解除が繰り返されることを抑制することができ、システムの安定化を図ることができる。
【００５７】
スタータクランキング実施の際には、電源電圧は、通常の電圧レベルから大きく低下し、しばらく低電圧領域で脈動し、その後通常の電圧レベルへ回復するといった電圧変動をきたす。ここで、スタータクランキングに伴う電圧低下は、ＩＳＧ１００による要因と区別して判断されることが望ましい。上記構成によれば、スタータクランキング時のカウントを制限する。これにより、スタータクランキング時に低電圧領域で電源電圧の脈動が生じても、通電遮断の解除の許可の判定を適正に実施することができる。
【００５８】
（第２実施形態）
次に、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。本実施形態では、ＩＳＧ１００の作動状態に基づいて実施回数のカウントを制限する構成に代えて、バッテリ電圧Ｖｂの低下及び上昇の発生周期（すなわち、通電遮断の繰り返しの周期）に基づいて実施回数のカウントを制限することとしている。
【００５９】
ここで、電圧低下がＩＳＧ以外の要因である場合（図４のスタータクランキング時等）には、電圧変動は、通電遮断及びその解除に関係なく、ＩＳＧ以外の電気負荷４１での電圧変動に依存して生じる。そのため、その電気負荷４１の電圧が安定すれば、電圧変動はなくなる。一方、電圧低下がＩＳＧ１００の要因である場合（図３の故障等）には、電圧変動は、通電遮断及びその解除の実施状況に依存して生じる。そのため、通電遮断及びその解除を行う限り、電圧変動は繰り返し生じることとなる。以上のことから、ＩＳＧ１００の要因かＩＳＧ以外の要因かに応じて、バッテリ電圧Ｖｂの低下及び復帰の発生周期は相違し、ひいてはその時系列の繰り返し頻度が相違することとなる。
【００６０】
そのため、本実施形態では、バッテリ電圧Ｖｂの低下及び復帰の発生周期に基づいて、ＩＳＧ１００の要因かＩＳＧ以外の要因かを判定しカウントを制限する構成としている。この場合、当該発生周期が所定周期Ｃ１よりも長い場合は、ＩＳＧ以外の要因であると判定し、カウントを制限する。なお、所定周期Ｃ１は、スタータクランキング時の電圧変動の周期等に基づいて設定される。
【００６１】
図５は、本実施形態における保護制御処理を示すフローチャートであり、本処理は、上述の図２に置き換えて制御装置３０により実行される。ここでは、図２との相違点のみを説明する。
【００６２】
図５では、ＩＳＧ１００の保護処理が実施されており、かつバッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ２より大きい状態において（ステップＳ１１：ＮＯ，Ｓ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ２０で、バッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ１よりも低下した時点から、バッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ２よりも上昇した時点との時間間隔ＴＡを取得する。続くステップＳ２１では、時間間隔ＴＡが所定値Ｔ２よりも小さいか否かを判定する。この場合、時間間隔ＴＡが所定値Ｔ２よりも小さければ、ステップＳ１６へ進み、通電遮断の実施回数のカウントを行う。また、時間間隔ＴＡが所定値Ｔ２以上であれば、実施回数をカウントする工程（ステップＳ１６）をスキップする、つまりカウントを制限する。
【００６３】
なお、所定値Ｔ２は、図３に示すインバータ２０の短絡異常時にバッテリ電圧Ｖｂの上昇と下降が繰り返し生じる際の電圧変動周期よりも大きい値であって、かつ、クランキング回転速度により定められる電圧変動周期よりも小さい値に設定されるとよい。また、所定値Ｔ２は、短絡異常時の電圧変動周期、又は、スタータクランキング時の電圧変動周期のいずれか一方に基づいて、設定されてもよい。
【００６４】
この場合の保護制御処理のタイミングチャートを図６に示す。図６では、スタータクランキングに伴い電圧低下が生じ、タイミングｔ３１でバッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ１を下回ると、ＩＳＧ１００の保護処理が開始される。その後、タイミングｔ３２では、バッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ２よりも大きくなるが、時間間隔ＴＡ（ｔ３１〜ｔ３２の時間）が所定値Ｔ２よりも大きいことを条件に、実施回数のカウントが実施されないまま維持される。その後の電圧変動時も同様である。したがって、実施回数が所定回数Ｎ以上となること、すなわち保護処理が解除できなくなることが抑制される。
【００６５】
以上により、ＩＳＧ以外の要因で電圧低下が生じたにもかかわらず、不要にＩＳＧ１００の作動が停止状態のままとされることが抑制される。
【００６６】
また、その他に、予め定められた一定期間において、バッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ１よりも低下したと判定された判定回数と、バッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ２よりも上昇したと判定された判定回数との少なくともいずれかを取得し、その判定回数が所定値よりも小さい場合に、バッテリ電圧Ｖｂの低下及び上昇の発生周期が所定周期以上であるとして、実施回数のカウントを制限する構成であってもよい。
【００６７】
本発明は上記実施形態に限らず、例えば次のように実施されてもよい。
【００６８】
・上記実施形態では、バッテリ４０の閾値Ｖｔｈ１及び閾値Ｖｔｈ２として、異なる数値を設けたが、同じ値を設定してもよい。
【００６９】
・通電遮断の実施回数をカウントする工程（ステップＳ１６）は、保護処理の工程（ステップＳ１３）の後に実行される構成であってもよい。この場合、保護処理の実行後に、例えば、実施回数がカウントされる。
【００７０】
・上記実施形態では、電源電圧の低下がＩＳＧ以外の要因であると判定した場合のカウントの制限として、カウントをしない、つまりカウントを停止する構成とした。この点、これに限らず、例えばＩＳＧ以外の要因であると判定した場合にのみ、実施回数に上限を設け、実施回数が上限に到達した場合はカウントを停止する構成であってもよい。
【００７１】
・上記実施形態では、電圧遮断の実施回数はドライブサイクル（イグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦ）ごとにリセットされる設定としたが、イグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦにかかわらず累積的にカウントできる機能を有していてもよい。その場合、ＩＳＧ１００が低電圧を検出した総回数を把握することができ、車両の点検時において有益となる。また、通電遮断の解除が許可されなかった場合は、その後のドライブサイクル時も通電遮断を継続する設定としてもよい。
【００７２】
・上記実施形態では、インバータ２０の通電を遮断する手段として、制御装置３０がインバータ２０の各スイッチ２２，２３をすべてオフとしたが、それ以外の手段であってもよい。例えば、インバータ２０においてバッテリ４０に通じる通電経路上に新たにスイッチを設け、制御装置３０が電圧低下の判定結果に基づいて当該スイッチをオフ制御する構成であってもよい。
【００７３】
・インバータ２０を構成するスイッチング素子としては、ＩＧＢＴに限らず、例えばＭＯＳＦＥＴ等のパワートランジスタを用いてもよい。また、インバータ２０を構成するスイッチング素子としては、電圧制御形のものに限らず、バイポーラトランジスタ等の電流制御形のものであってもよい。
【００７４】
・バッテリ４０は、１２Ｖに限らず、さらに高電圧のバッテリであってもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０…モータ部、２０…インバータ、３０…制御装置、４０…バッテリ、４１…電気負荷、１００…ＩＳＧ。
【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】
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