(57)【要約】【課題】インバータ装置を構成する電力用半導体スイッチング素子の短絡故障発生時における電動車両の被牽引走行時に、短絡電流の発生を確実に防止する。【解決手段】ＥＣＵ１０は、インバータ装置のスイッチング素子の短絡故障発生時には、コンタクタＭＣ１，ＭＣ２の遮断指令ＭＥ１，ＭＥ２を発生する短絡保護制御を行なう。スイッチ素子２５０は、牽引用フックの装着に応答してオン信号ＳＯＮを発生し、給電リレー３２０は、オン信号ＯＮの発生に応答して電源ノード２７０からＥＣＵ１０への給電経路を形成する。これにより、牽引用フックの装着時には、イグニッションスイッチのオフ時であってもＥＣＵ１０を自動的に作動させて上記短絡保護制御を実行できる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石が装着された回転子を有し、かつ、車輪との間で回転力を相互に伝達可能に構成された交流電動発電機と、
電源の直流電圧を前記交流電動発電機の駆動電圧に変換するように構成された、複数の電力用半導体スイッチング素子を有するインバータ装置と、
前記インバータ装置および前記交流電動発電機の間を接続する電力線に直列に介装された開閉器と、
前記複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも一部に短絡故障が検知されているときに、車両の被牽引走行時に装着される器具が取付けられたことに応答して前記開閉器を開するように構成された短絡保護手段とを備える、電動車両。
【請求項２】
前記短絡保護手段は、
前記複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも一部に短絡故障が検知されているときに前記開閉器を開するように構成された制御装置と、
前記器具が取付けられたことに応答して前記制御装置を自動的に作動させるための給電手段とを含む、請求項１記載の電動車両。
【請求項３】
前記給電手段は、イグニッションスイッチのオフ時であっても、前記器具が取付けられたことに応答して前記制御装置へ給電するように構成される、請求項２記載の電動車両。
【請求項４】
前記給電手段は、
装着された前記器具により機械的に作動されるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の作動時に前記制御装置への給電経路を形成するように構成された給電リレーとを含む、請求項２記載の電動車両。
【請求項５】
前記器具は牽引用のフックである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流電動発電機（モータジェネレータ）が発生する駆動力により走行可能な電動車両に関し、より特定的には、交流電動発電機の逆起電力に起因する損傷を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）や電気自動車（Electric Vehicle）などの電動車両が大きく注目されている。このような電動車両は、二次電池などからなる電源装置と、当該電源装置からの電力を受けて駆動力を発生可能なモータジェネレータとを備えている。モータジェネレータは、発進時や加速時などにおいて駆動力を発生するとともに、制動時などにおいて車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電源装置に回収する。このように、モータジェネレータを車両の走行状況に応じて制御するために、一般的な電動車両には、インバータ装置などの、直流電力と交流電力との間で電力変換が可能な電力変換装置が搭載される。
【０００３】
上述のような電気エネルギーの回収動作は、モータジェネレータが発生する逆起電力を利用して実現される。すなわち、電力変換装置が適切に制御されることで、モータジェネレータから電源装置側へ電流が流れ、電力エネルギーとして回収される。
【０００４】
一方で、電力変換装置が制御可能な状態となる前に、何らかの要因によりモータジェネレータが回転するような状況が生じると、当該モータジェネレータの逆起電力により、電力変換装置や電源装置、ならびにそれらの周辺部位が損傷し得る。そこで、従来から、逆起電力による損傷を防止するための技術が提案されている。
【０００５】
たとえば、特開２００６−８７１７５号公報（特許文献１）には、モータ駆動回路（インバータ）や走行モータ（モータジェネレータ）などにおける故障発生時に、車両を牽引したり重力によって降坂したりする際にモータの逆起電力によって部材が損傷することを防止するための車両制御装置が開示されている。この車両制御装置は、電動機の短絡故障を検出時には、運転者に対して警告（たとえば、車両の牽引を禁止する旨の通知）を行なうように構成される。
【０００６】
また、特開２００５−３４８５８３号公報（特許文献２）には、駆動輪を駆動する駆動モータ（モータジェネレータ）と、これに電流を供給する駆動バッテリとの間に組込まれたメインリレーを制御するための電動車両の制御装置の構成が開示されている。この制御装置によれば、メインリレーを切断状態に切換える際には、駆動用バッテリからの出力電流が所定電流を下回り、かつ車速が所定車速を下回ると判定した場合にメインリレーが切断状態に切換えられる。これにより、メインリレーの溶着故障を防止するとともにインバータや高圧系補機を駆動モータの誘起電圧から保護することが可能となる。
【特許文献１】特開２００６−８７１７５号公報
【特許文献２】特開２００５−３４８５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電力変換装置を構成するスイッチング素子が短絡故障した場合などには、電力変換装置による電力変換が行なえなくなるのでモータジェネレータによる走行が不能となるため、他の車両に牽引されて修理工場などへ運ばれることになる（以下では、このような走行状態を「被牽引走行」と称する）。
【０００８】
永久磁石型モータを車両駆動用のモータジェネレータとして搭載する電動車両では、被牽引走行時には、短絡故障したスイッチング素子と、他相の逆並列ダイオードと、モータジェネレータのコイル巻線とによって形成された短絡ループに、モータジェネレータの逆起電力による短絡電流が発生する。この短絡電流は特定相に集中して流れることから過大となりやすく、さらなる機器損傷を発生させる可能性がある。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された電動車両の制御装置では、メインリレーを遮断しても駆動モータおよびインバータ（駆動回路）との間を電気的に遮断することができないため、上記のような被牽引走行時の短絡電流を防止することはできない。
【００１０】
また、被牽引走行時に必ずしも運転者が搭乗しているとは限らないため、特許文献２に開示される車両制御装置のように運転者に警告を発するだけでは、確実に短絡電流の発生を防止することができない。特に、短絡電流を防止するための機構を搭載している場合でも、被牽引走行時に当該機構を制御する制御装置（代表的には、電子制御ユニット：ＥＣＵ）に電源が供給されていなければ、短絡経路を防止できなくなる可能性がある。
【００１１】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、インバータ装置を構成する電力用半導体スイッチング素子の短絡故障発生時における被牽引走行時に、短絡電流の発生を確実に防止することが可能な電動車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明による電動車両は、交流電動発電機と、インバータ装置と、開閉器と、短絡保護手段とを備える。交流電動発電機は、磁石が装着された回転子を有し、かつ、車輪との間で回転力を相互に伝達可能に構成される。インバータ装置は、複数の電力用半導体スイッチング素子を有し、かつ、電源の直流電圧を交流電動発電機の駆動電圧に変換するように構成される。開閉器は、インバータ装置および交流電動発電機の間を接続する電力線に直列に介装される。短絡保護手段は、複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも一部に短絡故障が検知されているときに、車両の被牽引走行時に装着される器具（代表的には、牽引用フック）が取付けられたことに応答して開閉器を開するように構成される。
【００１３】
上記電動車両によれば、インバータ装置を構成する電力用半導体スイッチング素子の少なくとも一部に短絡故障が発生している場合には、被牽引走行時に装着される器具（代表的には牽引用フック）が取付けられたことに応答して、インバータ装置および交流電動発電機の間を開閉器によって電気的に遮断できる。したがって、被牽引走行により交流電動発電機の回転子が回転されて逆起電力が発生しても、交流電動発電機およびインバータ装置に短絡電流が流れることはないため、さらなる機器損傷の発生を確実に防止することができる。
【００１４】
好ましくは、短絡保護手段は、複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも一部に短絡故障が検知されているときに開閉器を開するように構成された制御装置と、器具が取付けられたことに応答して制御装置を自動的に作動させるための給電手段とを含む。特に、給電手段は、イグニッションスイッチのオフ時であっても、器具が取付けられたことに応答して制御装置へ給電するように構成される。あるいは、給電手段は、装着された器具により機械的に作動されるスイッチ素子と、スイッチ素子の作動時に制御装置への給電経路を形成するように構成された給電リレーとを含む。
【００１５】
このような構成とすることにより、牽引走行用器具（牽引用フック）が装着されたことに応答して、開閉器を制御するための制御装置を自動的に作動させることができるので、開閉器の開放による短絡電流防止制御を確実に実行することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明による電動車両によれば、インバータ装置を構成する電力用半導体スイッチング素子の短絡故障発生時における牽引走行において、短絡電流の発生を確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では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原則的に繰返さないものとする。
【００１８】
図１を参照して、この発明の実施の形態１に従う車両１００は、一例として、モータジェネレータが発生する駆動力により走行可能に構成された電動車両である。なお、「電動車両」とは、電源装置から供給される電力により、電動機（モータ）から駆動力を発生させ、駆動輪を回転させることが可能に構成された車両を含む概念であり、一例として、ハイブリッド自動車、電気自動車および燃料電池自動車などを含む。以下の説明では、電動車両１００がハイブリッド自動車であるとして説明を行なう。すなわち、電動車両１００は、図示しないエンジンにより発生される駆動力による走行も可能であるとともに、当該エンジンからの駆動力により発電可能にも構成される。
【００１９】
電動車両１００は、電源装置ＰＳと、コンデンサＣ２と、インバータ装置ＩＮＶと、モータジェネレータＭＧと、駆動軸８と、ディファレンシャルギア６と、駆動輪４と、コンタクタＭＣ１，ＭＣ２とを含む。
【００２０】
電源装置ＰＳは、主正線ＰＬおよび主負線ＮＬを介して、直流電力をインバータ装置ＩＮＶへ供給可能に構成される。より詳細には、電源装置ＰＳは、蓄電装置ＢＡＴと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１と、コンバータ部ＣＯＮＶとを含む。
【００２１】
蓄電装置ＢＡＴは、直流電力による充放電が可能に構成される。一例として、蓄電装置ＢＡＴは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池、もしくは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子からなる。
【００２２】
システムリレーＳＲ１は、蓄電装置ＢＡＴの正極と正線ＭＬとの間に介装され、システム指令ＳＥに応じて、蓄電装置ＢＡＴの正極と正線ＭＬとを電気的に接続または遮断する。同様に、システムリレーＳＲ２は、蓄電装置ＢＡＴの負極と主負線ＮＬとの間に介装され、システム指令ＳＥに応じて、蓄電装置ＢＡＴの負極と主負線ＮＬとを電気的に接続または遮断する。
【００２３】
コンデンサＣ１は、正線ＭＬと主負線ＮＬとの間に接続され、蓄電装置ＢＡＴの充放電電圧を平滑化する。
【００２４】
コンバータ部ＣＯＮＶは、蓄電装置ＢＡＴから放電された直流電力を昇圧してインバータ装置ＩＮＶへ供給可能に構成されるとともに、インバータ装置ＩＮＶから回生される直流電力を降圧して蓄電装置ＢＡＴへ供給可能にも構成される。具体的には、コンバータ部ＣＯＮＶは、電力用半導体スイッチング素子（以下、「スイッチング素子」）Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、インダクタＬ１とからなるチョッパ回路で構成される。そして、コンバータ部ＣＯＮＶでは、スイッチング指令ＰＷＣに従って、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のスイッチング動作が行なわれる。
【００２５】
スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列に接続される。また、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との接続点には、インダクタＬ１の一端が接続される。本実施の形態において、スイッチング素子はＩＧＢＴにより構成されるが、代替的に、バイポーラスイッチング素子、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、もしくはＧＴＯ（Gate Turn Off thyristor）を用いてもよい。
【００２６】
ダイオードＤ１は、スイッチング素子Ｑ１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Ｑ１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Ｄ２は、スイッチング素子Ｑ２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Ｑ２のエミッタとコレクタとの間に接続される。
【００２７】
インダクタＬ１は、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との接続点と、正線ＭＬとの間に介装され、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のスイッチング動作に応じて生じる電流によって、電磁エネルギーの蓄積および放出を繰返す。すなわち、このようなインダクタＬ１における電磁エネルギーの蓄積および放出の繰返しによって、コンバータ部ＣＯＮＶは、昇圧動作または降圧動作を実現する。
【００２８】
コンデンサＣ２は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に接続され、電源装置ＰＳとインバータ装置ＩＮＶとの間で授受される直流電力を平滑化する。すなわち、コンデンサＣ２は、電力バッファとして機能する。
【００２９】
インバータ装置ＩＮＶは、電源装置ＰＳとモータジェネレータＭＧとの間で電力変換を行なう。すなわち、インバータ装置ＩＮＶは、電源装置ＰＳ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個の相電圧（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ＭＧ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、インバータ装置ＩＮＶは、Ｕ相アーム回路１１と、Ｖ相アーム回路１２と、Ｗ相アーム回路１３とを含む。インバータ装置ＩＮＶおよびモータジェネレータＭＧの間は、本発明での「電力線」に対応する、Ｕ相供給線ＬＮ１、Ｖ相供給線ＬＮ２およびＷ相供給線ＬＮ３により電気的に接続される。
【００３０】
Ｕ相アーム回路１１は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ１１および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１１では、スイッチング指令ＰＷＭに従って、スイッチング素子Ｑ１１およびＱ１２のスイッチング動作が行なわれることにより、接続点Ｎ１にＵ相電圧が生じる。そして、このＵ相電圧は、Ｕ相供給線ＬＮ１を介して、モータジェネレータＭＧへ供給される。
【００３１】
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な、逆並列接続される。
【００３２】
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、通常の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。
【００３３】
同様に、Ｖ相アーム回路１２は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ２１および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１２は、接続点Ｎ２にＶ相電圧を発生し、Ｖ相供給線ＬＮ２を介してモータジェネレータＭＧへ供給する。
【００３４】
また同様に、Ｗ相アーム回路１３は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ３１および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１３は、接続点Ｎ３にＷ相電圧を発生し、Ｗ相供給線ＬＮ３を介してモータジェネレータＭＧへ供給する。
【００３５】
モータジェネレータＭＧは、インバータ装置ＩＮＶから供給される三相交流電力に応じて駆動力を発生し、機械的に連結された駆動軸８およびディファレンシャルギア６を介して、駆動輪４を回転駆動する。
【００３６】
モータジェネレータＭＧは、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機からなる。すなわち、図２に示すように、モータジェネレータＭＧのロータ９０は、積層鋼板によって形成されるロータコア９４に設けられた装着孔に永久磁石９５を埋設することによって構成される。永久磁石９５が埋設されたロータ９０が回転することにより、モータジェネレータＭＧの内部では、時間的および位置的な磁束変化が生じて、ロータ９０の回転数に比例した逆起電力が生じる。なお、モータジェネレータＭＧのステータ（図示せず）には、接続点Ｎ１〜Ｎ３とそれぞれ一端側が接続されるＵ，Ｖ，Ｗ相の三相コイル巻線が巻回されており、各相コイル巻線の他端同士は中性点にて互いに接続される。
【００３７】
なお、図示しないエンジンによる駆動輪４の回転駆動を可能にする場合には、モータジェネレータＭＧからの駆動力伝達経路上に、遊星歯車機構などを用いた動力分割機構などを介挿し、モータジェネレータＭＧおよびエンジンが発生する駆動力を適切に分配するように構成してもよい。
【００３８】
コンタクタＭＣ１は、Ｕ相供給線ＬＮ１に直列に介装され、制御指令ＭＥ１に応答して、Ｕ相アーム回路１１とモータジェネレータＭＧとを電気的に遮断する。同様に、コンタクタＭＣ２は、Ｗ相供給線ＬＮ３に直列に介装され、制御指令ＭＥ２に応答して、Ｗ相アーム回路１３とモータジェネレータＭＧとを電気的に遮断する。一方、制御指令ＭＥ１，ＭＥ２が発生されない通常時には、コンタクタＭＣ１，ＭＣ２は導通状態に維持されて、Ｕ相アーム回路１１，Ｗ相アーム回路１３とモータジェネレータＭＧとを電気的に接続する。
【００３９】
後述するように、コンタクタＭＣ１およびＭＣ２は、インバータ装置ＩＮＶを構成するいずれかのスイッチング素子の短絡故障時に、モータジェネレータＭＧの逆起電圧により生じる短絡電流を遮断するように制御される。すなわち、コンタクタＭＣ１，ＭＣ２は、本発明での「開閉器」に対応する。
【００４０】
電流センサ７は、それぞれＵ相供給線ＬＮ１、Ｖ相供給線ＬＮ２およびＷ相供給線ＬＮ３に対応付けられて配置される。そして、３個の電流センサ７は、それぞれＵ相供給線ＬＮ１、Ｖ相供給線ＬＮ２およびＷ相供給線ＬＮ３に流れる相電流の電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を検出し、その検出結果を「制御装置」であるＥＣＵ（電子制御ユニット）１０へ出力する。
【００４１】
ＥＣＵ１０は、車両運転開始時にオンされる起動指令に相当するイグニッションスイッチのオン信号（ＩＧＯＮ）に応答して給電されることにより作動を開始するように構成される。ＥＣＵ１０は、作動時には、予め格納されたプログラムを実行することで、図示しない各センサから送信された信号、走行状況、アクセル開度の変化率、蓄電装置の充電状態、格納しているマップなどに基づいて演算処理を実行する。これにより、ＥＣＵ１０は、運転者の操作に応じて、電動車両１００が所望の運転状態となるように、システム指令ＳＥおよびスイッチング指令ＰＷＣ，ＰＷＭなどを生成する。
【００４２】
各スイッチング素子の故障発生時には、故障内容（短絡故障、開放故障の識別等）を示す情報を含む故障検出信号ＦＳＧが発生されて、ＥＣＵ１０へ与えられる。ＥＣＵ１０は、故障検出信号ＦＳＧを受けたときには、正常な走行が不能な状態であると判断して、運転者に警告を発するとともに、システム指令ＳＥによりシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２を遮断する。さらに、故障したスイッチング素子の特定およびその故障内容を示す情報をダイアグコードとして不揮的に記憶する。
【００４３】
次に、図３を用いて、スイッチング素子の短絡故障時にモータジェネレータＭＧの逆起電圧により生じる短絡電流を説明する。
【００４４】
図３（ａ）には、Ｖ相アーム回路１２のスイッチング素子Ｑ２２に短絡故障が発生した場合に生じる短絡電流が示される。また、図３（ｂ）には、コンタクタＭＣ１およびＭＣ２の開放により短絡電流が遮断された状態が示される。
【００４５】
図３（ａ）を参照して、Ｕ相アーム回路１３のスイッチング素子Ｑ２２に短絡故障が発生していると、この逆起電力により、Ｕ相アーム回路１１と、モータジェネレータＭＧと、Ｖ相アーム回路１２とを含む電流経路に短絡電流Ｉｓ１が流れる。同時に、Ｗ相アーム回路１３と、モータジェネレータＭＧと、Ｖ相アーム回路１２とを含む電流経路に短絡電流Ｉｓ２が流れる。
【００４６】
ここで、各供給線に流れる短絡電流の方向に着目すると、Ｕ相供給線ＬＮ１およびＷ相供給線ＬＮ３を流れる短絡電流は、インバータ装置ＩＮＶからモータジェネレータＭＧの向きであるのに対して、Ｖ相供給線ＬＮ１を流れる短絡電流は、モータジェネレータＭＧからインバータ装置ＩＮＶの向きである。そこで、図３（ｂ）に示すように、コンタクタＭＣ１およびＭＣ２を開放することで、インバータ装置ＩＮＶからモータジェネレータＭＧの向きに流れるいずれの短絡電流も遮断される。また、Ｖ相アーム回路１２のスイッチング素子Ｑ２１に短絡故障が発生した場合にも同様の動作により、短絡電流が遮断される。
【００４７】
なお、Ｕ相アーム回路１１のスイッチング素子Ｑ１１またはＱ１２に短絡故障が発生した場合には、少なくともコンタクタＭＣ１を開放することにより短絡電流を遮断することができ、Ｗ相アーム回路１３のスイッチング素子Ｑ３１またはＱ３２に短絡故障が発生した場合には、少なくともコンタクタＭＣ２を開放することにより短絡電流を遮断することができる。ただし、制御構成を簡略化する観点からは、インバータ装置ＩＮＶのいずれかのスイッチング素子に短絡故障が発生している場合には、各コンタクタＭＣ１，ＭＣ２を遮断することにより、確実に短絡電流の発生を防止することができる。
【００４８】
しかしながら、このような短絡電流防止のためのコンタクタ遮断制御を行なうためには、制御指令ＭＥ１およびＭＥ２を発生するＥＣＵ１０が作動している必要がある。このため、イグニッションスイッチがオンされていない状態（ＩＧＯＮ信号オフ）で被牽引走行が実行されると、上記コンタクタ遮断制御が実行できないため、図３（ａ）のような短絡電流の発生により機器損傷が発生する可能性がある。
【００４９】
したがって、本実施の形態の電動車両では、以下に説明する短絡保護構成を設けることによって、非牽引走行時に確実にコンタクタ遮断制御が実行可能な構成を実現する。
【００５０】
図４は、被牽引走行時に装着される牽引用フックを説明する概略図である。
図４を参照して、電動車両１００は、他車両に牽引される被牽引走行時には、ボディに予め設けられた装着孔２１０に、牽引用フック２００を装着される。牽引用フック２００は、装着孔２１０に挿入される挿入部２０２と、他車両とワイヤー等により連結される連結部２０４とを含む。挿入部２０２は、ねじ機構の螺合等によって装着孔２１０へ装着される。すなわち、牽引用フック２００は、被牽引走行時に電動車両１００に装着される器具の代表例として示される。
【００５１】
図５は、牽引用フック２００の取付け部分の構造を説明する概略図である。
図５を参照して、スイッチ素子２５０は、牽引用フック２００を装着孔２１０に取付けたときに機械的に作動される可動部２３０と、可動部２３０の作動時にオン信号ＳＯＮを発生するための信号発生回路２４０とを含む。これにより、スイッチ素子２５０は、装着された牽引用フック２００により機械的に作動されて、オン信号ＳＯＮを出力する。
【００５２】
図６は、本発明の実施の形態の電動車両における短絡保護構成を説明する概略ブロック図である。
【００５３】
図６を参照して、短絡保護部３００は、ＥＣＵ１０および給電制御部３１０とを含む。
給電制御部３１０は、図５に示したスイッチ素子２５０と、論理ゲート（ＯＲゲート）２６０と、給電リレー３２０とを含む。
【００５４】
スイッチ素子２５０は、電源ノード２７０と常時接続されて電源電圧Ｖｂの供給を受ける。なお、電源電圧Ｖｂは、図１に示した走行用電源としての蓄電装置ＢＡＴの出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）によって降圧して供給してもよく、あるいは、蓄電装置ＢＡＴとは別の直流電源（たとえば補機用バッテリ）によって供給してもよい。
【００５５】
論理ゲート２６０は、スイッチ素子２５０からのオン信号ＳＯＮおよびイグニッションスイッチのオン信号ＩＧＯＮを入力として受けて、これらの少なくとも一方がオンされたときに、出力信号をオンする。
【００５６】
給電リレー３２０は、電源ノード２７０およびＥＣＵ１０の間に接続され、論理ゲート２６０の出力信号がオンのときにオンされ、それ以外のときにオフされる。このため、給電制御部３１０は、イグニッションスイッチのオン信号ＩＧＯＮおよび牽引用フック２００の装着を示すオン信号ＳＯＮの少なくとも一方がオンしたときに、給電リレー３２０によりＥＣＵ１０に対して電源電圧Ｖｂを供給することができる。すなわち、給電リレー３２０は、オン信号ＳＯＮの発生時にＥＣＵ１０への給電経路を形成する。これにより、給電制御部３１０は、イグニッションスイッチのオフ時であっても、牽引用フック２００が取付けられたことに応答してＥＣＵ１０へ給電することにより、ＥＣＵ１０を自動的に作動させるように構成されている。
【００５７】
図７は、ＥＣＵの給電開始時における動作を説明するフローチャートである。
図７を参照して、ＥＣＵは、給電が開始されるまでは以下のステップＳ１１０〜Ｓ１３０を実行しない（ステップＳ１００）。給電が開始されると（ステップＳ１００のＹＥＳ判定時）、ＥＣＵ１０は、通常のＥＣＵ起動シーケンスの一環として、ステップＳ１１０により、これまでに記憶されたダイアグコードを読出す。ＥＣＵ１０は、給電が開始された起動時には、まずダイアグコードをチェックして通常な車両走行が可能な状態であるかどうかを判定する。
【００５８】
ＥＣＵ１０は、読出されたダイアグコード中に基づき、インバータ装置ＩＮＶを構成する電力用半導体スイッチング素子（インバータ素子）のいずれかに短絡故障が発生しているかどうかを判定する（ステップＳ１２０）。そしてＥＣＵ１０は、ステップＳ１２０のＹＥＳ判定時には、ステップＳ１３０により、コンタクタＭＣ１，ＭＣ２を遮断する制御指令ＭＥ１，ＭＥ２を発生する。
【００５９】
これに応答して、図６に示すように、コンタクタＭＣ１およびＭＣ２が開放される。この結果、図３（ｂ）に示したように、牽引走行によりモータジェネレータＭＧの逆起電力が発生しても短絡電流が発生することはない。
【００６０】
再び図７を参照して、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１２０のＮＯ判定時には、ステップＳ１３０を実行することなく図７に示したサブルーチンを終了する。ＥＣＵ１０は、引き続き、他の通常起動シーケンスを実行する。
【００６１】
また、ＥＣＵ１０は、その作動中にいずれかのインバータ素子に短絡故障が発生していることを示すダイアグコードが新たに記憶された場合にも、ステップＳ１２０，Ｓ１３０と同様の処理を行なって、コンタクタＭＣ１，ＭＣ２のオフ指令ＭＥ１，ＭＥ２を発生する。すなわち、ＥＣＵ１０は、作動中（すなわち給電時）であれば、いずれかのインバータ素子に短絡故障が発生していることを示すダイアグコードが記憶されているときには、自動的にオフ指令ＭＥ１，ＭＥ２を発生するように構成されている。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態による電動車両では、被牽引走行時に装着される器具（代表的には牽引用フック）が取付けられたことに応答してＥＣＵ１０へ自動的に給電することにより、コンタクタＭＣ１，ＭＣ２の遮断制御が実行可能となる。これにより、インバータ装置を構成する電力用半導体スイッチング素子の少なくとも一部に短絡故障が発生している場合には、電動車両１００の被牽引走行時にコンタクタＭＣ１，ＭＣ２を確実に遮断して、モータジェネレータに発生する逆起電力に起因する短絡電流を確実に遮断できるので、さらなる機器損傷の発生を確実に防止することができる。
【００６３】
なお、牽引用フック等の装着に応答して、コンタクタＭＣ１，ＭＣ２を直接制御する構成あるいは、イングニッションスイッチのオン信号ＩＧＯＮを強制的に発生させる構成して、上記と同様の短絡電流防止を実現することも可能である。ただし、本実施の形態のように、ＥＣＵ１０の通常起動シーケンスを利用してコンタクタＭＣ１，ＭＣ２の遮断指令を発する構成とすることにより制御構成の複雑化を避けることができる。また、コンタクタＭＣ１，ＭＣ２の遮断制御に必要な制御装置（ＥＣＵ）に限定的に給電することにより、ＩＧＯＮ信号を強制的にオンする場合と比較して無用な消費電力の発生を防止できる。
【００６４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】この発明の実施の形態に従う電動車両の概略構成図である。
【図２】図１に示したモータジェネレータのロータ構造を説明する図である。
【図３】スイッチング素子の短絡故障時にモータジェネレータＭＧの逆起電圧により生じる短絡電流を説明する回路図である。
【図４】被牽引走行時に装着される牽引用フックを説明する概略図である。
【図５】牽引用フックの取付け部分の構造を説明する概略図である。
【図６】本発明の実施の形態の電動車両における短絡保護構成を説明する概略ブロック図である。
【図７】ＥＣＵの給電開始時における動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
４  駆動輪、６  ディファレンシャルギア、７  電流センサ、８  駆動軸、１１  Ｕ相アーム回路、１２  Ｖ相アーム回路、１３  Ｗ相アーム回路、９０  ロータ、９４  ロータコア、９５  永久磁石、１００  電動車両、２００  牽引用フック、２０２  挿入部、２０４  連結部、２１０  装着孔、２３０  可動部、２４０  信号発生回路、２５０  スイッチ素子、２６０  論理ゲート、２７０  電源ノード、３００  短絡保護部、３１０  給電制御部、３２０  給電リレー、ＢＡＴ  蓄電装置（走行用電源）、Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、ＣＯＮＶ  コンバータ部、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ３１，Ｄ３２  ダイオード、ＦＳＧ  故障検出信号、ＩＧＯＮ  オン信号（イグニッションスイッチ）、ＩＮＶ  インバータ装置、Ｉｓ１，Ｉｓ２  短絡電流、Ｌ１  インダクタ、ＬＮ１  Ｕ相供給線、ＬＮ２  Ｖ相供給線、ＬＮ３  Ｗ相供給線、ＭＣ１，ＭＣ２  コンタクタ、ＭＥ１，ＭＥ２  制御指令（コンタクタ）、ＭＧ  モータジェネレータ、ＭＬ  正線、ＮＬ  主負線、ＰＬ  主正線、ＰＳ  電源装置、ＰＷＣ  スイッチング指令（コンバータ）、ＰＷＭ  スイッチング指令（インバータ）、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２  スイッチング素子、ＳＥ  システム指令、ＳＯＮ  オン信号（牽引用フック装着時）、ＳＲ１，ＳＲ２  システムリレー、Ｖｂ  電源電圧。
【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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【図６】
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【図７】
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