(57)【要約】【課題】前後輪の一方をエンジンで駆動し且つ他方をモータで駆動可能とし、エンジンで駆動される発電機の交流電圧を整流し、それをインバータで変換してモータに交流電圧を付与する場合に、過電圧によるインバータスイッチング素子の損傷を抑制防止する。【解決手段】直流リンク電圧ＶＤＣが所定値ＶＤＣ０以上になったら、発電機界磁電流Ｉｆｈを切断したり、インバータ１０の上アーム又は下アームのスイッチング素子を同時に短絡したり、モータ界磁電流Ｉｆｍを低下したりすることにより、モータ４を弱め界磁制御している状態やインバータ１０が回生作動している状態で当該インバータ１０が停止したときなどにおける直流リンク電圧ＶＤＣの増大を抑制防止し、もってインバータ１０のスイッチング素子の損傷を抑制防止することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後輪の何れか一方を駆動するエンジンと、前後輪の何れか他方を駆動可能な３相交流電動機と、前記エンジンで駆動され且つ発電した電力で前記電動機を駆動する発電機と、前記発電機の界磁電流を制御する発電機制御部と、前記発電機の交流発電電力を直流電力に変換する整流回路部と、前記整流回路部からの直流電力を３相交流電力に変換して前記電動機に出力するインバータと、運転状態に応じて前記電動機への必要電圧を設定する電動機制御部とを備えた四輪駆動車両において、前記インバータへの直流リンク電圧を検出する直流リンク電圧検出部と、前記直流リンク電圧検出部で検出された直流リンク電圧が所定値以上であるときに前記発電機制御部による界磁電流を切断するフェールセーフ部とを備えたことを特徴とする四輪駆動車両。
【請求項２】
前記電動機制御部は、電動機の界磁電流を制御する電動機界磁制御部を備え、前記フェールセーフ部は、前記直流リンク電圧検出部で検出された直流リンク電圧が所定値以上であるときに前記電動機界磁制御部による界磁電流を低下することを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動車両。
【請求項３】
前記インバータの上アーム又は下アームのスイッチング素子を同時に短絡する短絡部を備え、前記フェールセーフ部は、前記直流リンク電圧検出部で検出された直流リンク電圧が所定値以上であるときに前記短絡部によりインバータの上アーム又は下アームのスイッチング素子を同時に短絡することを特徴とする請求項１又は２に記載の四輪駆動車両。
【請求項４】
前記発電機とインバータとの間に、当該インバータへの直流リンク電圧を所定値以下に規定する電圧抑制部を介装したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の四輪駆動車両。
【請求項５】
前記フェールセーフ部は、前記直流リンク電圧検出部で検出された直流リンク電圧が所定値以上であるときに前記電圧抑制部を作動することを特徴とする請求項４に記載の四輪駆動車両。
【請求項６】
前記電圧抑制部は、前記整流回路部から出力される直流電力を低インピーダンスで短絡する短絡回路で構成することを特徴とする請求項４又は５に記載の四輪駆動車両。
【請求項７】
前記電圧抑制部は、前記整流回路部から出力される直流電力の電圧を抑制する電圧抑制素子で構成することを特徴とする請求項４又は５に記載の四輪駆動車両。
【請求項８】
前記電動機の界磁電流を検出する電動機界磁電流検出部と、前記電動機界磁電流検出部で検出された電動機の界磁電流が大きいときに前記短絡部によるインバータの上アーム又は下アームのスイッチング素子の同時短絡を抑制又は禁止するインバータ保護部とを備えたことを特徴とする請求項３に記載の四輪駆動車両。
【請求項９】
前記電動機の回転数を検出する電動機回転数検出部と、前記電動機回転数検出部で検出された電動機の回転数が小さいときに前記短絡部によるインバータの上アーム又は下アームのスイッチング素子の同時短絡を抑制又は禁止するインバータ保護部とを備えたことを特徴とする請求項３に記載の四輪駆動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前後輪の何れか一方をエンジンで駆動し、前後輪の何れか他方を電動機（モータ）で駆動可能とした四輪駆動車両に関し、特にエンジンで発電機を駆動し、その発電機で発電された電力で電動機を駆動するバッテリレスの四輪駆動車両に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
このような四輪駆動車両としては、例えば前後輪の何れか一方（以下、主駆動輪とも記す）をエンジンで駆動し、前後輪の何れか他方（以下、従駆動輪とも記す）をモータで補助駆動するように構成すると共に、エンジンで発電機を駆動し、その発電機で発電された電力でモータを直接駆動する、所謂バッテリレス（発電機とモータとの間に蓄電装置がない）のモータ四輪駆動車両がある（例えば特許文献１参照）。このモータ四輪駆動車両では、前記発電機の交流発電電圧を整流回路部で直流電圧に変換し、インバータで、パルス幅変調制御によるパルス電圧の平均値が所定の電圧に等しくなるようにパルス幅を調整することで前記直流電圧を交流電圧に変換して電動機に出力するように構成されており、発電機の発電量を発電機制御部で制御し、電動機の回転駆動力を電動機制御部で制御する。また、発電機の界磁コイルに流れる電流の調節によって、当該発電機の発電量（発電電圧）を調節するようにしている。また、モータの高回転時には、モータの界磁電流を周知の弱め界磁制御することで、モータの誘起電圧を抑制して高回転時の出力を確保するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−１８６１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記特許文献１に記載されるようなモータ四輪駆動車両において、電動機で従駆動輪を駆動しているときにインバータが停止すると、発電機からの電力によってインバータへの直流リンク電圧が増大し、発電機回転数が高い場合にはインバータのスイッチング素子の耐圧を超えて素子が損傷する恐れがある。また、モータの弱め界磁制御中にインバータが停止すると弱め界磁制御も停止し、モータの誘起電圧によってインバータから発電機側に電流が流れ、それがコンデンサに蓄積してインバータへの直流リンク電圧が増大し、インバータのスイッチング素子が損傷する恐れがある。また、モータの回転状態に応じた誘起電圧及び弱め界磁電流制御によって決まるモータ端子電圧を超える電圧を発電機で発電してインバータの供給していないとインバータが回生を行ってしまい、それがインバータへの直流リンク電圧を増大してしまい、インバータのスイッチング素子が損傷する恐れもある。このように、従来のモータ四輪駆動車両では、種々の原因によってインバータのスイッチング素子が損傷する恐れがある。
本発明はこれらの諸問題を解決すべくなされたものであり、インバータのスイッチング素子の損傷を抑制防止することが可能な四輪駆動車両を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以上の課題を解決するため、本発明に係る四輪駆動車両は、前後輪の何れか一方を駆動するエンジンと、前後輪の何れか他方を駆動可能な３相交流電動機と、前記エンジンで駆動され且つ発電した電力で前記電動機を駆動する発電機と、前記発電機の界磁電流を制御する発電機制御部と、前記発電機の交流発電電力を直流電力に変換する整流回路部と、前記整流回路部からの直流電力を３相交流電力に変換して前記電動機に出力するインバータと、運転状態に応じて前記電動機への必要電圧を設定する電動機制御部とを備えた四輪駆動車両において、前記インバータへの直流リンク電圧を検出する直流リンク電圧検出部と、前記直流リンク電圧検出部で検出された直流リンク電圧が所定値以上であるときに前記発電機制御部による界磁電流を切断するフェールセーフ部とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る四輪駆動車両によれば、例えば直流リンク電圧が所定値以上であるときに発電機の界磁電流を切断することにより、直流リンク電圧の増大を抑制防止し、もってインバータのスイッチング素子の損傷を抑制防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図を参照して本発明の四輪駆動車両の実施の形態について説明する。
図１は、本実施形態の四輪駆動車両のシステム構成を説明する図である。
この図１に示すように、本実施形態の四輪駆動車両は、前左右輪１Ｌ、１Ｒが、エンジン２によって駆動される主駆動輪であり、後左右輪３Ｌ、３Ｒが、モータ（電動機）４によって駆動可能な従駆動輪である。
エンジン２の回転トルクＴｅが、トランスミッション３０及びディファレンスギヤ３１を通じて前左右輪１Ｌ、１Ｒに伝達される。
前記トランスミッション３０には、現在の変速のレンジを検出するシフト位置検出手段３２が設けられ、該シフト位置検出手段３２は、検出したシフト位置信号を四輪駆動（以下、４ＷＤとも記す）コントローラ８に出力する。なお、本実施形態のトランスミッション３０は自動変速機である。
【０００７】
また、前記エンジン２には発電機７が取付けられている。この発電機７は、例えばエンジン２内の回転軸、例えばカムシャフトやクランクシャフト、或いはそれらと共に回転する歯車軸等にプーリを介して接続されている。この発電機７は、エンジン２の回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｈで回転し、その回転数Ｎｈに応じた電流を発電すると共に、発電機界磁制御回路４１によって調整される発電機Ｉｆｈに応じて、エンジン２に対する負荷となり、その負荷トルクに応じた電力（電圧）を発電する。発電機界磁制御回路４１は４ＷＤコントローラ８によって制御される。
【０００８】
その発電機７が発電した電力は、電線（パワーケーブル）９を介してモータ４に供給可能となっている。その電線９の途中には、発電機７の交流発電電圧を直流電圧に変換する整流回路部５及び整流回路部５からの直流電圧を３相交流電圧に電力変換してモータ４に供給するインバータ１０が設けられている。また、前記モータ４の駆動軸は、減速機１１及びクラッチ１２を介して後輪３Ｌ、３Ｒに接続可能となっている。また、符号１３はディファレンスギヤを示す。なお、整流回路部５とインバータ１０の間には、インバータ１０への直流リンク電圧を所定値以下に規定する電圧抑制部２２が介装されている。
【０００９】
また、前記エンジン２の吸気管路１４（例えばインテークマニホールド）には、スロットルバルブ１５が介装されている。このスロットルバルブ１５は、通常時は、アクセルペダル１７の踏込み量等に応じてスロットル開度が調整制御される。但し、このスロットルバルブ１５は、アクセルペダル１７の踏込み量に機械的に連動していない、所謂アクセル・バイ・ワイヤであり、ステップモータ１９をアクチュエータとし、そのステップ数に応じた回転角によりスロットル開度が調整制御される。
【００１０】
具体的には、アクセルペダル１７の踏込み量、即ちアクセル開度Ａｃｃ１をアクセルセンサ１６で検出し、通常は、その検出されたアクセル開度Ａｃｃ１に応じたスロットル開度になるように、ステップモータ１９の回転角、即ちステップ数を制御する。ステップモータ１９の回転角は、スロットルセンサで検出されたスロットル開度検出値に基づいて、モータコントローラ２０からの駆動信号によってフィードバック制御される。
【００１１】
ここで、前記スロットルバルブ１５のスロットル開度を前記アクセルペダル１７の踏込み量に応じたスロットル開度と異なるスロットル開度に調整することによって、運転者のアクセルペダルの操作とは独立して、エンジン２の出力トルクを制御することができる。ちなみに、エンジンコントローラ１８や４ＷＤコントローラ８からスロットル開度指令値が出力されたときには、当該スロットル開度指令値が達成されるようにスロットル開度を制御する。なお、前記アクセルセンサ１６で検出されたアクセル開度Ａｃｃ１は４ＷＤコントローラ８にも出力される。
【００１２】
また、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転数センサ２１を備え、エンジン回転数センサ２１は、検出したエンジン回転数Ｎｅをエンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力する。
エンジンコントローラ１８は、例えば前記アクセルセンサ１６で検出されたアクセルペダル１７の踏込み量、即ちアクセル開度に応じた目標回転トルクが得られるようにエンジン２の運転状態を制御する。また、このエンジンコントローラ１８内には、エンジン２によって駆動される前左右輪１Ｌ、１Ｒの回転数が車体速度を大幅に上回るスリップ過多の状態なると、前記スロットルバルブ１５のスロットル開度を閉方向に調整して、当該エンジン２の駆動トルクを低減し、もって前左右輪１Ｌ、１Ｒのスリップを抑制する機能なども備えている。
【００１３】
また、図中の符号３４はブレーキペダルであって、そのブレーキペダル３４のストローク量がブレーキストロークセンサ３５によって検出される。そして、ブレーキストロークセンサ３５は、検出したブレーキストローク量を制動コントローラ３６及び４ＷＤコントローラ８に出力する。
制動コントローラ３６は、入力したブレーキストローク量に応じて、各車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒに装備したディスクブレーキなどの制動装置３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲを通じて車両に作用する制動トルクを制御する。
【００１４】
また、前記発電機７は、特に出力電圧Ｖを調整するための発電機界磁制御回路４１を備え、４ＷＤコントローラ８によって発電機界磁電流Ｉｆｈが制御されることで、エンジン２に対する発電負荷トルクＴｈ及び発電する電圧Ｖが制御される。発電機界磁制御装置４１は、４ＷＤコントローラ８から発電機制御指令（界磁電流値）を入力し、その発電機制御指令に応じた値に発電機７の界磁電流Ｉｆｈを調整すると共に、発電機７の出力電圧Ｖを検出して４ＷＤコントローラ８に出力可能となっている。なお、発電機界磁電流Ｉｆｈはチョッパ制御される。
【００１５】
また、前記インバータ１０の発電機５側には、インバータ１０への直流リンク電圧を検出するための電圧センサ２４が設けられている。後述するように、前記電線９には、整流回路部５からの直流電圧を一時的にホールドして平滑化するコンデンサが設けられ、このコンデンサ部位における電圧値をインバータ１０への直流リンク電圧として検出する。この電圧センサ２４で検出された直流リンク電圧は電圧検出回路２３で検出され、その検出直流リンク電圧値が４ＷＤコントローラ８で読込まれる。また、インバータ１０には、後述する上アーム又は下アームのスイッチング素子を同時に短絡することが可能な短絡回路４２が設けられており、この短絡回路４２からのインバータ短絡指令に応じて、当該インバータ１０の上アーム又は下アームのスイッチング素子が同時に短絡される。
【００１６】
また、モータ４は、４ＷＤコントローラ８からの指令によってインバータ１０からの出力電圧が制御され、そのインバータ１０からの出力電圧によって駆動トルクＴｍが調整される。インバータ１０の具体的な構成の一例を図２に示す。このインバータ１０内には、スイッチング素子として６個のＭＯＳＦＥＴＱが設けられており、その夫々に整流用ダイオードＤが接続されている。そして、４ＷＤコントローラ８からモータ目標電圧が出力されると、ＭＯＳＦＥＴドライバ５１によるＰＷＭ（パルス幅変調）制御によって、これらＭＯＳＦＥＴＱを高速にオン・オフし、インバータ１０からの出力電圧がモータ目標電圧に等しくなるように制御される。これらのＭＯＳＦＥＴＱのうち、例えば図の上側のＭＯＳＦＥＴＱを上アーム、図の下側のＭＯＳＦＥＴＱを下アームと呼ぶが、前記短絡回路４２からＨｉレベルのインバータ短絡指令が出力されると、上アーム又は下アームのスイッチング素子、即ちＭＯＳＦＥＴＱが同時に短絡されるので、モータ４の誘起電圧が短絡し、インバータ１０から発電機７側に電流が流れない。
【００１７】
前記モータ４は、インバータ１０によってトルク制御が行われるが、合わせて周知の弱め界磁制御によって高回転時の出力制御がなされる。この弱め界磁制御は、モータ界磁制御回路４３によってモータ界磁電流を調整することによって行われ、４ＷＤコントローラ８からの弱め界磁電流指令値を入力し、その弱め界磁電流指令値に応じた値にモータ４の界磁電流Ｉｆｍを調整する。このモータ界磁電流Ｉｆｍは、後述するモータ界磁制御回路から４ＷＤコントローラ８にモニタされる。また、このモータ界磁電流Ｉｆｍもチョッパ制御される。
【００１８】
また、前記モータ４の駆動軸の回転数Ｎｍを検出するモータ用回転数センサ２６を備え、該モータ用回転数センサ２６は、検出したモータ４の回転数信号を４ＷＤコントローラに出力する。また、モータ４の入力電流、即ちインバータ１０の出力電流は電流センサ２５によって検出される。ちなみに、本実施形態では、前記モータ４を回生作動し、後輪３Ｌ、３Ｒに制動トルクを付与する。
【００１９】
また、前記クラッチ１２は、油圧クラッチや電磁クラッチで構成され、４ＷＤコントローラ８からのクラッチ制御指令に応じて締結状態又は解放状態が制御される。
また、各車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒには、車輪速度センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲが設けられている。各車輪速度センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲは、対応する車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒの回転数に応じた正弦波信号を出力し、それを４ＷＤコントローラ８内でパルス化して車輪速度検出値として認識する。
【００２０】
４ＷＤコントローラ８は、図３に示すように、発電機制御部８Ａ、リレー制御部８Ｂ、モータ制御部８Ｃ、クラッチ制御部８Ｄ、余剰トルク演算部８Ｅ、目標トルク制限部８Ｆ、余剰トルク変換部８Ｇ、及び過電圧保護制御部８Ｊを備える。
前記発電機制御部８Ａは、発電機界磁制御回路４１を通じて、発電機７の発電電圧Ｖをモニタしながら、当該発電機７の界磁電流Ｉｆｈを調整することで、発電機７の発電電圧Ｖを所定の電圧に調整する。
【００２１】
前記リレー制御部８Ｂは、発電機７からモータ４への電力供給、或いはモータ４を回生作動したときのモータ４から発電機７への電力供給の遮断・接続を制御する。
前記モータ制御部８Ｃは、インバータ１０からの出力電圧ＶをＰＷＭ制御により調整することで、当該モータ４のトルクを所定の値に制御する。また、モータ界磁制御回路４３を通じて、モータ４の界磁電流Ｉｆｍを調整することで、モータ４の弱め界磁制御を行う。
【００２２】
前記クラッチ制御部８Ｄは、前記クラッチ１２にクラッチ制御指令を出力することで、クラッチ１２の締結状態を制御する。具体的には、例えば車両を四輪で駆動する場合、即ち後左右輪３Ｌ、３Ｒをモータ四で駆動する必要のある場合には、クラッチ１２の入力側回転数と出力側回転数との回転数合わせを行い、両者が一致又はほぼ一致したときにクラッチ１２を締結する。また、例えば後左右輪３Ｌ、３Ｒをモータ４で駆動する必要のない場合には、クラッチ１２を解放する。
【００２３】
また、前記余剰トルク演算部８Ｅ、目標トルク制限部８Ｆ、余剰トルク変換部８Ｇでは、所定サンプリング時間毎に、入力した各信号に基づき、余剰トルク演算部８Ｅ→目標トルク制限部８Ｆ→余剰トルク変換部８Ｇの順に循環して処理が行われる。
まず、余剰トルク演算部８Ｅでは、例えば前輪１Ｌ、１Ｒの平均前輪速度から後輪３Ｌ、３Ｒの平均後輪速度（≒車体速度）を減じて前輪１Ｌ、１Ｒのスリップ速度（加速スリップ量）を算出し、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップを抑制するために必要な吸収トルクを算出すると共に、現在の発電機７の負荷トルクを算出し、余剰トルク、つまり発電機７で負荷すべき目標の発電負荷トルクを求める。
【００２４】
次に、目標トルク制限部８Ｆでは、例えば前記目標発電負荷トルクが発電機７の最大負荷容量より大きいか否かを判定し、目標発電負荷トルクが発電機７の最大負荷容量よりも大きいと判定した場合には、最大負荷容量を超える超過トルクを求め、現在のエンジントルクから超過トルクを減算したエンジントルク上限値を算出し、それを前記エンジンコントローラ１８に出力すると共に、目標発電負荷トルクを最大負荷容量に設定する。
【００２５】
次に、余剰トルク変換部８Ｇでは、例えば前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量が所定値になるために必要なモータ４の目標モータトルクを算出設定し、モータ用回転数センサ２６で検出されたモータ４の回転数に応じ、前記目標モータトルクを発生するために必要な目標モータ電流を算出し、電流センサ２５で検出されたインバータ１０の出力電流値、即ちモータ４の入力電流値と目標モータ電流とを比較し、目標モータ電流を達成するために必要なモータ４の電圧を目標モータ電圧として算出設定し、その目標モータ電圧のＰＷＭ変調信号をインバータ１０に出力する。
【００２６】
従って、これらの構成によれば、路面μが小さい場合や運転者によるアクセルペダル１７の踏込み量が大きい場合にあって、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップすると、その加速スリップ量に応じた発電負荷トルクで発電機７が発電することで、前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される駆動トルクが調整されると共に、前記発電機７で発電された電力がインバータ１０を介してモータ４に供給され、そのモータ４の駆動トルクによって後輪３Ｌ、３Ｒが駆動される。この結果、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップが抑制される。
【００２７】
前述したように、本実施形態でも、前記特許文献１と同様、インバータ１０によってモータ４の回転状態が調整制御されるが、例えばインバータ１０が停止した場合など、種々の要因によってインバータ１０内のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱが損傷する恐れがある。このインバータ１０内のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの損傷を抑制防止するために、４ＷＤコントローラ８内にはフェールセーフ部８Ｊが設けられている。
【００２８】
図４には、４ＷＤコントローラ８内のフェールセーフ部８の制御に関与する構成をブロック化して示した。前述したように、整流回路部５とインバータ１０の間には平滑用のコンデンサＣが介装されており、電圧センサ２４は、このコンデンサＣ部位でのインバータ１０への直流リンク電圧を検出する。また、整流回路部５とインバータ１０の間に介装されている電圧抑制部２２は、例えば整流回路部５から出力される直流電力を低インピーダンスで短絡する短絡回路や、整流回路部５から出力される直流電力の電圧を抑制する電圧抑制素子で構成される。
【００２９】
図５には、図３のフェールセーフ部８Ｊで行われる演算処理のフローチャートを示す。この演算処理では、まずステップＳ１で、前記電圧センサ２４から電圧検出回路２３で検出された直流リンク電圧ＶＤＣを読込む。
次にステップＳ２に移行して、前記ステップＳ１で読込まれた直流リンク電圧ＶＤＣが予め設定された所定値ＶＤＣ０以上であるか否かを判定し、当該直流リンク電圧ＶＤＣが予め設定された所定値ＶＤＣ０以上である場合にはステップＳ３に移行し、そうでない場合にはステップＳ７に移行する。
【００３０】
ステップＳ３では、前記発電機界磁制御回路４１による発電機界磁電流を切断する指示を行ってからステップＳ４に移行する。
ステップＳ４では、前記電動機界磁制御回路４３によるモータ界磁電流を低下する指示を行ってからステップＳ５に移行する。
ステップＳ５では、前記短絡回路４２によってインバータ１０の上アーム又は下アームのスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱを同時に短絡する指示を行ってからステップＳ６に移行する。
ステップＳ６では、前記電圧抑制部２２の作動を指示してからメインプログラムに復帰する。
【００３１】
一方、ステップＳ７では、モータ界磁電流が所定値以上であるか否かを判定し、モータ界磁電流が所定値以上である場合にはステップＳ９に移行し、そうでない場合にはステップＳ８に移行する。
ステップＳ８では、モータ回転数が所定値以下であるか否かを判定し、モータ回転数が所定値以下である場合にはステップＳ９に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
ステップＳ９では、前記短絡回路４２によるインバータ１０の上アーム又は下アームのスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの同時短絡を抑制又は禁止してからメインプログラムに復帰する。
【００３２】
インバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱが損傷する恐れのある直流リンク電圧ＶＤＣの増大原因には、例えば以下のような理由が考えられる。即ち、例えば故障などによりインバータ１０が停止すると、モータ４が電力を消費しなくなる、つまりモータ４−発電機７間の直流電流が減少するので、図６に示すように、発電機７からの発電により直流リンク電圧ＶＤＣが増大する。また、もし、発電機７からの発電電圧が不足すると、インバータ１０はモータ４を回生作動させ、モータ４からの発電電圧がインバータ１０のダイオードＤから発電機７側に流れ、結果的に直流リンク電圧ＶＤＣが増大する。また、モータ４の誘起電圧もインバータ１０のダイオードＤから発電機７側に流れ、直流リンク電圧ＶＤＣが増大することもある。特に、モータ４に対して弱め界磁制御を行っているときに、例えばインバータ１０が停止すると弱め界磁制御が停止し、それに伴ってモータ４の誘起電圧が増大するために直流リンク電圧ＶＤＣも増大し易くなる。
【００３３】
この演算処理によれば、直流リンク電圧ＶＤＣが所定値ＶＤＣ０以上になると、図７に示すように、それまでＨｉレベルにあった発電機界磁指令がＬｏレベルになり、発電機界磁電流Ｉｆｈを切断するように作用する。発電機界磁電流Ｉｆｈはチョッパ制御されており、フライホイール効果によって瞬時には切断されないが、急速に電流が減少し、この界磁の停止に伴って発電機７は発電を停止する。このため、直流リンク電圧ＶＤＣの増大が抑制され、例えばインバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの損傷が抑制防止される。
【００３４】
また、この演算処理によれば、直流リンク電圧ＶＤＣが所定値ＶＤＣ０以上になると、図７に示すように、それまでＬｏレベルにあったインバータ短絡指令がＨｉレベルになり、インバータ１０の上アーム又は下アームのスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱを同時に短絡するように作用する。このインバータ１０の上アーム又は下アームのスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの同時短絡には、短絡されない下アーム又は上アームのスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴの同時切断が同期して行われる。これにより、モータ４側から発電機７側に電流が流れるのを防止し、もって直流リンク電圧ＶＤＣの増大を抑制防止ししてインバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの損傷を抑制防止することができる。
【００３５】
また、この演算処理によれば、直流リンク電圧ＶＤＣが所定値ＶＤＣ０以上になると、モータ７のモータ界磁電流Ｉｆｍが低下される。モータ界磁電流Ｉｆｍもチョッパ制御されているので、瞬時には切断されないが、急速に電流が減少し、この界磁の停止に伴ってモータ７の誘起電圧も低減する。このため、モータ７の誘起電圧による直流リンク電圧ＶＤＣの増大を抑制防止ししてインバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの損傷を抑制防止することができる。
【００３６】
また、この演算処理によれば、直流リンク電圧ＶＤＣが所定値ＶＤＣ０以上になると、電圧抑制部２２が作動され、この電圧抑制部２２は直流リンク電圧ＶＤＣを短絡したり、電圧値そのものを抑制したりするため、図７に示すように、直流リンク電圧ＶＤＣが所定値ＶＤＣＵ以上になると、それを急速に低減してインバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの損傷を抑制防止することができる。
【００３７】
また、この演算処理によれば、モータ界磁電流が所定値以上である場合や、モータ回転数が所定値以下である場合に、前記短絡回路４２によるインバータ１０の上アーム又は下アームのスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの同時短絡を抑制又は禁止する。モータ回転数が小さいときにはモータ界磁電流が大きい。一般に、モータ界磁電流が大きいときにインバータを短絡すると、インバータのスイッチング素子へのストレスが大きい。一方、モータ界磁電流が大きいときにはモータ回転数が小さいので、モータ誘起電圧はインバータのスイッチング素子の耐圧よりも小さいので、インバータの上アーム又は下アームのスイッチング素子を短絡する必要がない。このように、モータ回転数が小さく、モータ界磁電流が大きいときに、インバータ１０の上アーム又は下アームのスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの同時短絡を抑制又は禁止することで、インバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱへのストレスを低減しながら、必要な場合には、直流リンク電圧ＶＤＣの増大を抑制してインバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの損傷を抑制防止することができる。
【００３８】
このように本実施形態の四輪駆動車両によれば、以下のような効果が得られる。即ち、
（１）前輪１Ｌ、１Ｒを駆動するエンジン２と、後輪３Ｌ、３Ｒを駆動可能なモータ（電動機）４と、前記エンジン２で駆動され且つ発電した電力で前記モータ４を駆動する発電機７と、前記発電機７の界磁電流Ｉｆｈを制御する発電機制御部８Ａと、前記発電機７の交流発電電力を直流電力に変換する整流回路部５と、前記整流回路部５からの直流電力を３相交流電力に変換して前記モータ４に出力するインバータ１０と、運転状態に応じて前記モータ４への必要電圧を設定するモータ制御部８Ｃとを備えた四輪駆動車両において、前記インバータ１０への直流リンク電圧ＶＤＣを検出する直流リンク電圧検出回路２３と、前記電圧検出回路２３で検出された直流リンク電圧ＶＤＣが所定値ＶＤＣ０以上であるときに前記発電機制御部８Ａによる発電機界磁電流Ｉｆｈを切断するフェールセーフ部８Ｊとを備えたことにより、インバータ１０が停止したときなどにおける直流リンク電圧ＶＤＣの増大を抑制防止し、もってインバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの損傷を抑制防止することができる。
【００３９】
（２）前記電動機制御部８Ａは、モータ７の界磁電流Ｉｆｍを制御するモータ界磁制御回路４３を備え、前記フェールセーフ部８Ｊは、前記電圧検出部２３で検出された直流リンク電圧ＶＤＣが所定値ＶＤＣ０以上であるときに前記電動機界磁制御回路４３によるモータ界磁電流Ｉｆｍを低下することとしたため、モータ４を弱め界磁制御している状態でインバータ１０が停止したときなどにおける直流リンク電圧ＶＤＣの増大を抑制防止し、もってインバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの損傷を抑制防止することができる。
【００４０】
（３）前記インバータ１０の上アーム又は下アームのスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱを同時に短絡する短絡回路４２を備え、前記フェールセーフ部８Ｊは、前記電圧検出部２３で検出された直流リンク電圧ＶＤＣが所定値ＶＤＣ０以上であるときに前記短絡回路４２によりインバータ１０の上アーム又は下アームのスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱを同時に短絡することとしたため、インバータ１０が回生作動している状態で当該インバータ１０が停止したときなどにおける直流リンク電圧ＶＤＣの増大を抑制防止し、もってインバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの損傷を抑制防止することができる。
【００４１】
（４）前記発電機７とインバータ１０との間に、当該インバータ１０への直流リンク電圧を所定値ＶＤＣＵ以下に規定する電圧抑制部２２を介装したことにより、直流リンク電圧ＶＤＣの増大を抑制防止し、もってインバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの損傷を抑制防止することが可能となる。
（５）前記フェールセーフ部８Ｊは、前記電圧検出部２３で検出された直流リンク電圧ＶＤＣが所定値ＶＤＣ０以上であるときに前記電圧抑制部２２を作動することとしたため、インバータ１０が停止したときなどにおける直流リンク電圧ＶＤＣの増大を抑制防止し、もってインバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの損傷を抑制防止することができる。
【００４２】
（６）前記電圧抑制部２２は、前記整流回路部５から出力される直流電力を低インピーダンスで短絡する短絡回路で構成することにより、発明を実施化し易い。
（７）前記電圧抑制部２２は、前記整流回路部５から出力される直流電力の電圧を抑制する電圧抑制素子で構成することにより、発明を実施化し易い。
（８）前記モータ４の界磁電流Ｉｆｍが大きいときに前記短絡回路４２によるインバータ１０の上アーム又は下アームのスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの同時短絡を抑制又は禁止する構成としたため、インバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱへのストレスを低減しながら、必要な場合には、直流リンク電圧ＶＤＣの増大を抑制してインバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの損傷を抑制防止することができる。
【００４３】
（９）前記モータ４の回転数Ｎｍが小さいときに前記短絡回路４２によるインバータ１０の上アーム又は下アームのスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの同時短絡を抑制又は禁止する構成としたため、インバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱへのストレスを低減しながら、必要な場合には、直流リンク電圧ＶＤＣの増大を抑制してインバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの損傷を抑制防止することができる。
なお、本実施形態では、前輪１Ｌ、１Ｒをエンジン２で、後輪３Ｌ、３Ｒをモータ４で駆動する構成についてのみ説明したが、本発明の四輪駆動車両は、例えば前輪をモータで、後輪をエンジンで駆動する場合にも同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の四輪駆動車両の一実施形態を示すシステム概略構成図である。
【図２】インバータの具体的な回路構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図１のモータを制御する４ＷＤコントローラのブロック図である。
【図４】図３のフェールセーフ部の制御に関与する構成のブロック図である。
【図５】図３フェールセーフ部で行われる演算処理のフローチャートである。
【図６】発電機で発電され整流回路部で整流された直流電圧と直流電流の関係の説明図である。
【図７】図５の演算処理による作用を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１Ｌ、１Ｒは前輪、２はエンジン、３Ｌ、３Ｒは後輪、４はモータ（電動機）、５は整流回路部、７は発電機、８は４ＷＤコントローラ、８Ａは発電機制御部、８Ｃはモータ（電動機）制御部、８Ｊはフェールセーフ部、１０はインバータ、２２は電圧抑制部、２３は電圧検出回路、２４は電圧センサ、４１は発電機界磁制御回路、４２は短絡回路、４３はモータ界磁制御回路
【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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