駆動装置および車両並びに蓄電装置の充電方法
【課題】電動機のいずれかの相に異常が生じたときでも蓄電装置を充電できるようにする。
【解決手段】外部電源側コネクタ９２と車両側コネクタ８０とが接続されてバッテリ５０を充電する際には、ＡＣポート内リレー８４をオンとしてモータＭＧ１，ＭＧ２の各相について正常であるか否かを判定し、判定後にシステムメインリレー５６をオンとし、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ１，ＭＧ２の異常な相に対応するトランジスタはオフ状態を保持してモータＭＧ１，ＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタのみをオンオフ制御する。これにより、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかの相に異常が生じたときでも、モータＭＧ１，ＭＧ２の正常な相に電流を流してバッテリ５０を充電することができる。
【解決手段】外部電源側コネクタ９２と車両側コネクタ８０とが接続されてバッテリ５０を充電する際には、ＡＣポート内リレー８４をオンとしてモータＭＧ１，ＭＧ２の各相について正常であるか否かを判定し、判定後にシステムメインリレー５６をオンとし、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ１，ＭＧ２の異常な相に対応するトランジスタはオフ状態を保持してモータＭＧ１，ＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタのみをオンオフ制御する。これにより、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかの相に異常が生じたときでも、モータＭＧ１，ＭＧ２の正常な相に電流を流してバッテリ５０を充電することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置および車両並びに蓄電装置の充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の駆動装置としては、モータと、モータを駆動するインバータと、インバータを介してモータと電力をやりとりするバッテリと、を備え、商用電源がモータの中性点に接続されたときに商用電源からの電力を用いてバッテリを充電するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、電流センサにより検出されるモータの相電流の検出値と指令値との偏差の積分値が許容値より大きくなったときに、商用電源における断線や停電，モータの巻線の断線，電流センサの破損等の異常が発生したと判断し、シャットダウン信号をオンとしてインバータのトランジスタの駆動信号の発生を停止している。
【特許文献１】特開２０００−２７０４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の駆動装置では、モータの相電流の検出値と指令値との偏差の積分値が許容値より大きくなったときに、シャットダウン信号をオンとしてインバータのトランジスタの駆動信号の発生を停止しているが、こうした駆動装置では、商用電源がモータの中性点に接続されたときには、電動機のいずれかの相に異常が生じたときでも蓄電装置の充電を可能とするよう望まれることがある。
【０００４】
本発明の駆動装置および車両並びに蓄電装置の充電方法は、電動機のいずれかの相に異常が生じたときでも蓄電装置を充電できるようにすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の駆動装置および車両並びに蓄電装置の充電方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の駆動装置は、
多相交流により回転駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動するインバータ回路と、該インバータ回路を介して前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備える駆動装置であって、
前記駆動装置外の電源である外部電源に前記電動機の中性点が接続された状態で該外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する際、前記電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記蓄電手段が充電されるよう前記インバータ回路を制御する充電時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の駆動装置では、駆動装置外の電源である外部電源に電動機の中性点が接続された状態で外部電源からの電力を用いて蓄電手段を充電する際には、電動機の各相について正常であるか否かを判定し、電動機のいずれかの相が異常であるときには異常な相を除く正常な相に電流が流れて蓄電手段が充電されるようインバータ回路を制御する。これにより、電動機やインバータ回路のいずれかの相に異常が生じたときでも、蓄電手段の充電を行なうことができる。
【０００８】
こうした本発明の駆動装置において、前記充電時制御手段は、前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記電動機の異常な相に対応するスイッチング素子についてはオフ状態を保持する手段であるものとすることもできる。
【０００９】
また、本発明の駆動装置において、充電時制御手段は、インバータ回路の複数のスイッチング素子のうち電動機の任意の１相以外の相に対応するスイッチング素子をオフ状態とした状態で電動機の任意の１相に対応するスイッチング素子のスイッチングを行なったときのインバータ回路より蓄電手段側の電圧に基づいて電動機の任意の１相が正常であるか否かを判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の各相について正常であるか否かを判定することができる。
【００１０】
さらに、本発明の駆動装置において、多相交流により回転駆動する第２の電動機と、前記第１のインバータ回路と電力母線を共通とし、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記第２の電動機を駆動する第２のインバータ回路と、を備え、前記蓄電手段は、前記インバータ回路および前記第２のインバータ回路を介して前記電動機および前記第２の電動機と電力をやりとり可能であり、前記充電時制御手段は、前記第２の電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記電力母線の電圧が調整されるよう前記第２のインバータ回路を制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、第２の電動機のいずれかの相に異常が生じたときでも、電力母線の電圧を調整することができる。
【００１１】
この第２の電動機のいずれかの相が異常であるときに異常な相を除く正常な相に電流が流れて電力母線の電圧が調整されるよう第２のインバータ回路を制御する態様の本発明の駆動装置において、前記充電時制御手段は、前記第２のインバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記第２の電動機の異常な相に対応するスイッチング素子についてはオフ状態を保持する手段であるものとすることもできる。
【００１２】
また、第２の電動機のいずれかの相が異常であるときに異常な相を除く正常な相に電流が流れて電力母線の電圧が調整されるよう第２のインバータ回路を制御する態様の本発明の駆動装置において、前記充電時制御手段は、前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記電動機の正常な相に対応するスイッチング素子については前記外部電源から入力される入力電圧の位相の半周期に相当する時間間隔である半周期相当間隔でオンオフ状態が切り替わるよう前記インバータ回路を制御し、前記第２のインバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記第２の電動機の正常な相に対応するスイッチング素子については前記半周期相当間隔より短い時間間隔でオンオフ状態が切り替わるよう前記第２のインバータ回路を制御する手段であるものとすることもできる。
【００１３】
さらに、第２の電動機のいずれかの相が異常であるときに異常な相を除く正常な相に電流が流れて電力母線の電圧が調整されるよう第２のインバータ回路を制御する態様の本発明の駆動装置において、前記充電時制御手段は、前記インバータ回路および前記第２のインバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記第２の電動機の任意の１相以外の相に対応するスイッチング素子をオフ状態とした状態で該第２の電動機の任意の１相に対応するスイッチング素子のスイッチングを行なったときの前記電力母線の電圧に基づいて前記第２の電動機の任意の１相が正常であるか否かを判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、第２の電動機の各相について正常であるか否かを判定することができる。
【００１４】
あるいは、第２の電動機のいずれかの相が異常であるときに異常な相を除く正常な相に電流が流れて電力母線の電圧が調整されるよう第２のインバータ回路を制御する態様の本発明の駆動装置において、前記インバータ回路および前記第２のインバータ回路が接続された高電圧系と前記蓄電手段が接続された低電圧系とに接続され、前記低電圧系の電圧を昇圧して前記高電圧系に供給可能であると共に前記高電圧系の電圧を降圧して前記低電圧系に供給可能な電圧変換手段を備えるものとすることもできる。
【００１５】
本発明の車両は、
多相交流により回転駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動するインバータ回路と、該インバータ回路を介して前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備える車両であって、
駐車中に車外の電源である外部電源に前記電動機の中性点が接続された状態で該外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する際、前記電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記蓄電手段が充電されるよう前記インバータ回路を制御する充電時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【００１６】
この本発明の車両では、駐車中に車外の電源である外部電源に電動機の中性点が接続された状態で外部電源からの電力を用いて蓄電手段を充電する際には、電動機の各相について正常であるか否かを判定し、電動機のいずれかの相が異常であるときには異常な相を除く正常な相に電流が流れて蓄電手段が充電されるようインバータ回路を制御する。これにより、電動機やインバータ回路のいずれかの相に異常が生じたときでも、蓄電手段の充電を行なうことができる。
【００１７】
本発明の蓄電装置の充電方法は、
多相交流により回転駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動するインバータ回路と、該インバータ回路を介して前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電装置と、を備える駆動装置における蓄電装置の充電方法であって、
前記駆動装置外の電源である外部電源に前記電動機の中性点が接続された状態で該外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する際、前記電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記蓄電手段が充電されるよう前記インバータ回路を制御する、
ことを特徴とする。
【００１８】
この本発明の蓄電装置の充電方法では、駆動装置外の電源である外部電源に電動機の中性点が接続された状態で外部電源からの電力を用いて蓄電手段を充電する際には、電動機の各相について正常であるか否かを判定し、電動機のいずれかの相が異常であるときには異常な相を除く正常な相に電流が流れて蓄電手段が充電されるようインバータ回路を制御する。これにより、電動機やインバータ回路のいずれかの相に異常が生じたときでも、蓄電手段の充電を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００２０】
図１は、本発明の一実施例としての駆動装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、このエンジン２２を運転制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという。）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸としてのドライブシャフト３２にリングギヤが接続された遊星歯車機構３０と、この遊星歯車機構３０のサンギヤに接続された発電可能なモータＭＧ１と、ドライブシャフト３２に動力を入出力する発電可能なモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動回路としてのインバータ４１，４２と、バッテリ５０と、インバータ４１，４２とバッテリ５０との電力のやり取りのために電圧を調整する昇圧回路５５と、バッテリ５０と昇圧回路５５との接続や接続の解除を行なうシステムメインリレー５６と、シフトポジションが駐車ポジションのときに駆動輪３９ａ，３９ｂをロックするパーキングロック機構６０と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００２１】
図２は、実施例のハイブリッド自動車２０の電気系を中心とする構成図である。モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ４１，４２は、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６と、により構成されている。実施例では、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６が本発明の「スイッチング素子」に相当する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６は、それぞれインバータ４１，４２が電力ライン５４として共用する正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに対してソース側とシンク側になるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとの間に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合を制御することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動することができる。インバータ４１，４２は、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとを共用しているから、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータに供給することができる。なお、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとには平滑用のコンデンサ５７が接続されている。以下の説明では、トランジスタＴ１１〜Ｔ１３をまとめて「第１上アーム」、トランジスタＴ１４〜Ｔ１６をまとめて「第１下アーム」、トランジスタＴ２１〜Ｔ２３をまとめて「第２上アーム」、トランジスタＴ２４〜Ｔ２６をまとめて「第２下アーム」と称することがある。
【００２２】
また、モータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２には、図２に示すように、ＡＣポート８２を介して車両側コネクタ８０が接続されている。車両側コネクタ８０は、車外の電源である交流の外部電源（例えば、家庭用電源（ＡＣ１００Ｖ）など）９０に接続される外部電源側コネクタ９２を接続可能に形成されている。ＡＣポート８２は、モータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２に接続された電力ライン８８ａ，８８ｂと車両側コネクタ８０との接続や接続の解除を行なうＡＣポート内リレー８４や、車両側コネクタ８０と外部電源側コネクタ９２とが接続されているときに外部電源９０から入力される入力電圧Ｖｉｎを検出する電圧センサ８６などを備える。
【００２３】
昇圧回路５５は、図２に示すように、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２とトランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２とリアクトルＬとにより構成されている。２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２は、それぞれインバータ４１，４２の正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに接続されており、その接続点にリアクトルＬが接続されている。また、リアクトルＬと負極母線５４ｂとにはそれぞれバッテリ５０の正極端子と負極端子とが接続されている。したがって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２をオンオフ制御することによりバッテリ５０の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ４１，４２に供給したり正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに作用している直流電圧を降圧してバッテリ５０を充電したりすることができる。リアクトルＬと負極母線５４ｂとには平滑用のコンデンサ５８が接続されている。
【００２４】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、昇圧回路５５の高電圧側（以下、高電圧系という）の電圧（正極母線５４ａと負極母線５４ｂとの間の電圧）を検出する電圧センサ５７ａからの高電圧系の電圧Ｖｈや昇圧回路５５の低電圧側（以下、低電圧系という）の電圧（リアクトルＬのバッテリ５０側と負極母線５４ｂとの間の電圧）を検出する電圧センサ５８ａからの低電圧系の電圧Ｖｌ，車両側コネクタ８０に取り付けられて車両側コネクタ８０と外部電源側コネクタ９２とが接続されているか否かを検出するコネクタセンサ８１からの検出信号，電圧センサ８６からの入力電圧Ｖｉｎ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの回転子の回転位置，インバータ４１，４２に取り付けられた図示しない電流センサからの相電流，バッテリ５０の出力端子間に取り付けられた図示しない電圧センサからのバッテリ５０の端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからのバッテリ５０の充放電電流Ｉｂなどが入力ポートを介して入力されている他、図示しないが、イグニッションスイッチからのイグニッション信号やシフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサからのシフトポジション，アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサからのアクセル開度，ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサからのブレーキペダルポジション，車速センサからの車速Ｖなども入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６へのスイッチング信号，昇圧回路５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号，システムメインリレー５６への駆動信号，パーキングロック機構６０への駆動信号，ＡＣポート内リレー８４への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジンＥＣＵ２４と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、電流センサにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて残容量ＳＯＣを演算している。
【００２５】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度と車速とに基づいてドライブシャフト３２に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がドライブシャフト３２に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２との運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが遊星歯車機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてドライブシャフト３２に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が遊星歯車機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がドライブシャフト３２に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をドライブシャフト３２に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
【００２６】
また、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションが駐車ポジションのときに、外部電源９０に接続される外部電源側コネクタ９２と車両側コネクタ８０とが接続された状態でＡＣポート内リレー８４やシステムメインリレー５６をオンとしてインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御することにより、外部電源９０からの電力を用いてバッテリ５０を充電することができる。こうして走行開始前に外部電源９０からの電力を用いてバッテリ５０を充電しておくことにより、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが比較的高い状態で走行を開始することができる。なお、シフトポジションが駐車ポジションのときには、パーキングロック機構６０により駆動輪３９ａ，３９ｂはロックされている。
【００２７】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、シフトポジションが駐車ポジションの状態で外部電源９０からの電力を用いてバッテリ５０を充電する際の動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される充電時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、車両側コネクタ８０と外部電源側コネクタ９２とが接続されたとき又は車両側コネクタ８０と外部電源側コネクタ９２とが接続されてから所定時間（例えば、数分程度）が経過したときに実行される。なお、車両側コネクタ８０と外部電源側コネクタ９２とが接続されたか否かは、コネクタセンサ８１からの検出信号に基づいて判定される。また、実施例では、このルーチンを開始する前に、システムメインリレー５６がオンのときにはオフとしてバッテリ５０を昇圧回路５５から切り離しておくものとした。
【００２８】
充電時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、ＡＣポート内リレー８４をオンとし（ステップＳ１００）、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）について正常であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この判定は、実施例では、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各相に対応するトランジスタを順にオンオフしたときの電圧センサ５７ａからの高電圧系の電圧Ｖｈに基づいて行なうものとした。具体的には、トランジスタＴ１２，Ｔ１３，Ｔ１５，Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６をオフとした状態で入力電圧Ｖｉｎの位相に応じていわゆる正弦波ＰＷＭ制御によりトランジスタＴ１１，Ｔ１４のスイッチングを行なってモータＭＧ１のＵ相にのみ電流が流れるようにして、このときの高電圧系の電圧Ｖｈが実験などにより予め定められた許容範囲内にあるか否かを調べることによりモータＭＧ１のＵ相が正常であるか否かを判定し、同様の手法により、モータＭＧ１のＶ相，Ｗ相，モータＭＧ２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相について正常であるか否かを判定するものとした。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各相の異常としては、コイルの巻線の異常などがある。
【００２９】
続いて、バッテリ５０の目標残容量ＳＯＣ＊とバッテリ５０を充電する際の高電圧系の目標電圧Ｖｈ＊とを入力すると共に（ステップＳ１２０）、システムメインリレー５６をオンとしてバッテリ５０を昇圧回路５５に接続する（ステップＳ１３０）。ここで、目標残容量ＳＯＣ＊は、次回に走行を行なう際にある程度の距離のモータ運転モードでの走行を可能とするために定められるものであり、例えば、８０％や８５％，９０％などの値が設定される。また、高電圧系の目標電圧Ｖｈ＊は、バッテリ５０の端子間電圧の定格値Ｖｂｒｖより高い範囲で定められ、例えば、バッテリ５０の端子間電圧の定格値Ｖｂｒｖが２５０Ｖや２８０Ｖ，３００Ｖのときに４５０Ｖや４８０Ｖ，５００Ｖなどの値が設定される。
【００３０】
そして、電圧センサ８６からの入力電圧Ｖｉｎを入力し（ステップＳ１４０）、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかの相が異常なときには、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ１，ＭＧ２の異常な相に対応するトランジスタについてはオフ状態を保持する（ステップＳ１５０）。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２の全ての相が正常なときには、この処理は行なわない。そして、インバータ４１のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のうちモータＭＧ１の正常な相に対応するトランジスタについては入力電圧Ｖｉｎの位相に応じてスイッチング制御を行ない（ステップＳ１６０）、インバータ４２のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタについては目標電圧Ｖｈ＊と入力電圧Ｖｉｎとに基づいて高電圧系の電圧Ｖｈが目標電圧Ｖｈ＊となるようスイッチング制御を行ない（ステップＳ１７０）、昇圧回路５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２については高電圧系の電圧Ｖｈが降圧されてバッテリ５０に充電されるようスイッチング制御を行なう（ステップＳ１８０）。以下、インバータ４１，４２の制御について、まず、モータＭＧ１，ＭＧ２の全ての相が正常なときについて説明し、その後に、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかの相が異常なときについて説明する。
【００３１】
まず、モータＭＧ１，ＭＧ２の全ての相が正常なときのインバータ４１，４２の制御について説明する。図４は、モータＭＧ１の全ての相が正常なときの入力電圧Ｖｉｎと第１上アーム（トランジスタＴ１１〜Ｔ１３）と第１下アーム（トランジスタＴ１４〜Ｔ１６）との時間変化の様子の一例を示す説明図である。インバータ４１のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６については、図４に例示するように、入力電圧Ｖｉｎが正のときには第１上アームをオンとすると共に第１下アームをオフとし、入力電圧Ｖｉｎが負のときには第１上アームをオフとすると共に第１下アームをオンとする。即ち、入力電圧Ｖｉｎの位相の半周期に相当する時間間隔である半周期相当間隔（例えば、５０Ｈｚの場合１０ｍｓｅｃ）で第１上アーム，第１下アームが交互にオンとなるよう第１上アーム，第１下アームのオンオフ状態を切り替えるのである。なお、この場合、モータＭＧ１の中性点Ｎ１の電位Ｖｎ１は、入力電圧Ｖｉｎが正のときには正極母線５４ａの電位に近づき、入力電圧Ｖｉｎが負のときには負極母線５４ｂの電位に近づく。また、この場合、モータＭＧ１の各相に流れる電流は略等しくなる。インバータ４２のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６については、目標電圧Ｖｈ＊と入力電圧Ｖｉｎとに基づいてデューティ比Ｄｕを設定すると共に設定したデューティ比Ｄｕを用いてＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をトランジスタＴ２１〜Ｔ２６に出力して、第２上アーム（トランジスタＴ２１〜Ｔ２３）をオン且つ第２下アーム（トランジスタＴ２４〜Ｔ２６）をオフの状態または第２上アームをオフ且つ第２下アームをオンの状態とする。即ち、目標電圧Ｖｈ＊と入力電圧Ｖｉｎとに応じたデューティ比Ｄｕを用いて半周期相当間隔より短い時間間隔（例えば、５０μｓｅｃや１００μｓｅｃなど）で第２上アーム，第２下アームが交互にオンとなるよう第２上アーム，第２下アームのオンオフ状態を切り替えるのである。これにより、モータＭＧ２の三相コイルとインバータ４２とを昇圧コンバータとして機能させて高電圧系の電圧Ｖｈを目標電圧Ｖｈ＊に近づけることができる。なお、この場合、モータＭＧ２の各相に流れる電流は略等しくなる。こうしたインバータ４１，４２の制御により、高電圧系の電圧Ｖｈを目標電圧Ｖｈ＊近傍として外部電源９０からの電力をバッテリ５０に充電することができる。
【００３２】
次に、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかの相が異常なときのインバータ４１，４２の制御について説明する。モータＭＧ１のいずれかの相が異常なときには、インバータ４１のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のうち、モータＭＧ１の異常な相に対応するトランジスタ（例えば、モータＭＧ１のＵ相が異常なときにはトランジスタＴ１１，Ｔ１４）についてはオフ状態を保持し、モータＭＧ１の正常な相に対応するトランジスタについてはモータＭＧ１の全ての相が正常なときと同様に半周期相当間隔でオンオフ状態を切り替える。なお、この場合、モータＭＧ１の正常な相の各相に流れる電流は略等しくなる。また、モータＭＧ２のいずれかの相が異常なときには、インバータ４２のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のうち、モータＭＧ２の異常な相に対応するトランジスタについてはオフ状態を保持し、モータＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタについてはモータＭＧ２の全ての相が正常なときと同様に目標電圧Ｖｈ＊と入力電圧Ｖｉｎとに応じたデューティ比Ｄｕを用いて半周期相当間隔より短い時間間隔でオンオフ状態を切り替える。これにより、モータＭＧ２の正常な各相のコイルとこの正常な各相に対応するインバータ４２のトランジスタとを昇圧コンバータとして機能させて高電圧系の電圧Ｖｈを目標電圧Ｖｈ＊に近づけることができる。なお、この場合、モータＭＧ２の正常な相の各相に流れる電流は略等しくなる。こうしたインバータ４１，４２の制御により、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかの相に異常が生じたときでも、モータＭＧ１，ＭＧ２の正常な相に電流が流れてバッテリ５０を充電することができる。
【００３３】
そして、図示しない残容量演算ルーチンによりバッテリ５０の充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて演算されたバッテリ５０の残容量ＳＯＣを入力すると共に（ステップＳ１９０）、入力した残容量ＳＯＣを目標残容量ＳＯＣ＊と比較し（ステップＳ２００）、残容量ＳＯＣが目標残容量ＳＯＣ＊近傍となるまでステップＳ１４０〜Ｓ２００の処理を繰り返し実行して残容量ＳＯＣが目標残容量ＳＯＣ＊近傍となったときに、システムメインリレー５６とＡＣポート内リレー８４とをオフとして（ステップＳ２１０）、充電時制御ルーチンを終了する。
【００３４】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、外部電源９０に接続される外部電源側コネクタ９２と車両側コネクタ８０とが接続されてバッテリ５０を充電する際には、ＡＣポート内リレー８４をオンとしてモータＭＧ１，ＭＧ２の各相について正常であるか否かを判定し、判定後にシステムメインリレー５６をオンとし、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ１，ＭＧ２の異常な相に対応するトランジスタはオフ状態を保持してモータＭＧ１，ＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタのみをオンオフ制御することにより、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかの相に異常が生じたときでも、モータＭＧ１，ＭＧ２の正常な相に電流を流してバッテリ５０を充電することができる。
【００３５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、インバータ４１のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のうちモータＭＧ１の正常な相に対応するトランジスタについては半周期相当間隔でオンオフ状態を切り替え、インバータ４２のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタについては目標電圧Ｖｈ＊と入力電圧Ｖｉｎとに応じたデューティ比Ｄｕを用いて半周期相当間隔より短い時間間隔でオンオフ状態を切り替えるものとしたが、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６のうちモータＭＧ１の正常な相に対応するトランジスタについては目標電圧Ｖｈ＊と入力電圧Ｖｉｎとに応じたデューティ比Ｄｕを用いて半周期相当間隔より短い時間間隔でオンオフ状態を切り替え、インバータ４２のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタについては半周期相当間隔でオンオフ状態を切り替えるものとしてもよい。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、昇圧回路５５を備えるものとしたが、こうした昇圧回路を備えない構成としてもよい。
【００３７】
実施例や変形例では、本発明をいわゆるパラレル型のハイブリッド自動車に適用するものとして説明したが、エンジンとエンジンからの動力の全てを用いて発電する発電機と走行用の動力を出力する電動機と発電機や電動機と電力のやり取りを行なうバッテリとを搭載するいわゆるシリーズ型のハイブリッド自動車に適用するものとしてもよいし、エンジンを搭載せずにモータからの動力だけで走行する通常の電気自動車に適用するものとしてもよい。
【００３８】
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた動力出力装置の形態としても構わない。さらに、こうした動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。
【００３９】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータＭＧ１が「電動機」に相当し、インバータ４１が「インバータ回路」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、外部電源９０に接続される外部電源側コネクタ９２と車両側コネクタ８０とが接続されてバッテリ５０を充電する際には、ＡＣポート内リレー８４をオンとしてモータＭＧ１，ＭＧ２の各相について正常であるか否かを判定し、判定後にシステムメインリレー５６をオンとし、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ１，ＭＧ２の異常な相に対応するトランジスタはオフ状態を保持してモータＭＧ１，ＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタのみをオンオフ制御する図２の充電時制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「充電時制御手段」に相当する。また、モータＭＧ２が「第２の電動機」に相当し、インバータ４２が「第２のインバータ回路」に相当する。さらに、昇圧回路５５が「電圧変換手段」に相当する。
【００４０】
ここで、「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、多相交流により回転駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「インバータ回路」としては、インバータ４１に限定されるものではなく、複数のスイッチング素子を有し複数のスイッチング素子のスイッチングにより電動機を駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「蓄電手段」としては、バッテリ５０に限定されるものではなく、インバータ回路を介して前記電動機と電力をやりとり可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「充電時制御手段」としては、外部電源９０に接続される外部電源側コネクタ９２と車両側コネクタ８０とが接続されてバッテリ５０を充電する際には、ＡＣポート内リレー８４をオンとしてモータＭＧ１，ＭＧ２の各相について正常であるか否かを判定し、判定後にシステムメインリレー５６をオンとし、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ１，ＭＧ２の異常な相に対応するトランジスタはオフ状態を保持してモータＭＧ１，ＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタのみをオンオフ制御するものに限定されるものではなく、
駆動装置外の電源である外部電源に電動機の中性点が接続された状態で外部電源からの電力を用いて蓄電手段を充電する際、電動機の各相について正常であるか否かを判定し、電動機のいずれかの相が異常であるときには異常な相を除く正常な相に電流が流れて蓄電手段が充電されるようインバータ回路を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「第２の電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、多相交流により回転駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「インバータ回路」としては、インバータ４２に限定されるものではなく、複数のスイッチング素子を有し複数のスイッチング素子のスイッチングにより電動機を駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「電圧変換手段」としては、昇圧回路５５に限定されるものではなく、インバータ回路および第２のインバータ回路が接続された高電圧系と蓄電手段が接続された低電圧系とに接続され、低電圧系の電圧を昇圧して高電圧系に供給可能であると共に高電圧系の電圧を降圧して低電圧系に供給可能なものであれば如何なるものとしても構わない。
【００４１】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４２】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、駆動装置や車両の製造産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例としての駆動装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例のハイブリッド自動車２０の電気系を中心とする構成図である。
【図３】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される充電時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】モータＭＧ１の全ての相が正常なときの外部電源９０の電圧Ｖｐｓと第１上アームと第１下アームとの時間変化の様子の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジンＥＣＵ、２６ クランクシャフト、３０ 遊星歯車機構、３２ ドライブシャフト、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、５４ 電力ライン、５４ａ 正極母線、５４ｂ 負極母線、５５ 昇圧回路、５６ システムメインリレー、５７，５８ コンデンサ、５７ａ，５７ｂ 電圧センサ、６０ パーキングロック機構、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ 車両側コネクタ、８１ コネクタセンサ、８２ ＡＣポート、８４ ＡＣポート内リレー、８６ 電圧センサ、８８ａ，８８ｂ 電力ライン、９０ 外部電源、９２ 外部電源側コネクタ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ、Ｎ１，Ｎ２ 中性点。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置および車両並びに蓄電装置の充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の駆動装置としては、モータと、モータを駆動するインバータと、インバータを介してモータと電力をやりとりするバッテリと、を備え、商用電源がモータの中性点に接続されたときに商用電源からの電力を用いてバッテリを充電するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、電流センサにより検出されるモータの相電流の検出値と指令値との偏差の積分値が許容値より大きくなったときに、商用電源における断線や停電，モータの巻線の断線，電流センサの破損等の異常が発生したと判断し、シャットダウン信号をオンとしてインバータのトランジスタの駆動信号の発生を停止している。
【特許文献１】特開２０００−２７０４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の駆動装置では、モータの相電流の検出値と指令値との偏差の積分値が許容値より大きくなったときに、シャットダウン信号をオンとしてインバータのトランジスタの駆動信号の発生を停止しているが、こうした駆動装置では、商用電源がモータの中性点に接続されたときには、電動機のいずれかの相に異常が生じたときでも蓄電装置の充電を可能とするよう望まれることがある。
【０００４】
本発明の駆動装置および車両並びに蓄電装置の充電方法は、電動機のいずれかの相に異常が生じたときでも蓄電装置を充電できるようにすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の駆動装置および車両並びに蓄電装置の充電方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の駆動装置は、
多相交流により回転駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動するインバータ回路と、該インバータ回路を介して前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備える駆動装置であって、
前記駆動装置外の電源である外部電源に前記電動機の中性点が接続された状態で該外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する際、前記電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記蓄電手段が充電されるよう前記インバータ回路を制御する充電時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の駆動装置では、駆動装置外の電源である外部電源に電動機の中性点が接続された状態で外部電源からの電力を用いて蓄電手段を充電する際には、電動機の各相について正常であるか否かを判定し、電動機のいずれかの相が異常であるときには異常な相を除く正常な相に電流が流れて蓄電手段が充電されるようインバータ回路を制御する。これにより、電動機やインバータ回路のいずれかの相に異常が生じたときでも、蓄電手段の充電を行なうことができる。
【０００８】
こうした本発明の駆動装置において、前記充電時制御手段は、前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記電動機の異常な相に対応するスイッチング素子についてはオフ状態を保持する手段であるものとすることもできる。
【０００９】
また、本発明の駆動装置において、充電時制御手段は、インバータ回路の複数のスイッチング素子のうち電動機の任意の１相以外の相に対応するスイッチング素子をオフ状態とした状態で電動機の任意の１相に対応するスイッチング素子のスイッチングを行なったときのインバータ回路より蓄電手段側の電圧に基づいて電動機の任意の１相が正常であるか否かを判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の各相について正常であるか否かを判定することができる。
【００１０】
さらに、本発明の駆動装置において、多相交流により回転駆動する第２の電動機と、前記第１のインバータ回路と電力母線を共通とし、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記第２の電動機を駆動する第２のインバータ回路と、を備え、前記蓄電手段は、前記インバータ回路および前記第２のインバータ回路を介して前記電動機および前記第２の電動機と電力をやりとり可能であり、前記充電時制御手段は、前記第２の電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記電力母線の電圧が調整されるよう前記第２のインバータ回路を制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、第２の電動機のいずれかの相に異常が生じたときでも、電力母線の電圧を調整することができる。
【００１１】
この第２の電動機のいずれかの相が異常であるときに異常な相を除く正常な相に電流が流れて電力母線の電圧が調整されるよう第２のインバータ回路を制御する態様の本発明の駆動装置において、前記充電時制御手段は、前記第２のインバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記第２の電動機の異常な相に対応するスイッチング素子についてはオフ状態を保持する手段であるものとすることもできる。
【００１２】
また、第２の電動機のいずれかの相が異常であるときに異常な相を除く正常な相に電流が流れて電力母線の電圧が調整されるよう第２のインバータ回路を制御する態様の本発明の駆動装置において、前記充電時制御手段は、前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記電動機の正常な相に対応するスイッチング素子については前記外部電源から入力される入力電圧の位相の半周期に相当する時間間隔である半周期相当間隔でオンオフ状態が切り替わるよう前記インバータ回路を制御し、前記第２のインバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記第２の電動機の正常な相に対応するスイッチング素子については前記半周期相当間隔より短い時間間隔でオンオフ状態が切り替わるよう前記第２のインバータ回路を制御する手段であるものとすることもできる。
【００１３】
さらに、第２の電動機のいずれかの相が異常であるときに異常な相を除く正常な相に電流が流れて電力母線の電圧が調整されるよう第２のインバータ回路を制御する態様の本発明の駆動装置において、前記充電時制御手段は、前記インバータ回路および前記第２のインバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記第２の電動機の任意の１相以外の相に対応するスイッチング素子をオフ状態とした状態で該第２の電動機の任意の１相に対応するスイッチング素子のスイッチングを行なったときの前記電力母線の電圧に基づいて前記第２の電動機の任意の１相が正常であるか否かを判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、第２の電動機の各相について正常であるか否かを判定することができる。
【００１４】
あるいは、第２の電動機のいずれかの相が異常であるときに異常な相を除く正常な相に電流が流れて電力母線の電圧が調整されるよう第２のインバータ回路を制御する態様の本発明の駆動装置において、前記インバータ回路および前記第２のインバータ回路が接続された高電圧系と前記蓄電手段が接続された低電圧系とに接続され、前記低電圧系の電圧を昇圧して前記高電圧系に供給可能であると共に前記高電圧系の電圧を降圧して前記低電圧系に供給可能な電圧変換手段を備えるものとすることもできる。
【００１５】
本発明の車両は、
多相交流により回転駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動するインバータ回路と、該インバータ回路を介して前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備える車両であって、
駐車中に車外の電源である外部電源に前記電動機の中性点が接続された状態で該外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する際、前記電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記蓄電手段が充電されるよう前記インバータ回路を制御する充電時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【００１６】
この本発明の車両では、駐車中に車外の電源である外部電源に電動機の中性点が接続された状態で外部電源からの電力を用いて蓄電手段を充電する際には、電動機の各相について正常であるか否かを判定し、電動機のいずれかの相が異常であるときには異常な相を除く正常な相に電流が流れて蓄電手段が充電されるようインバータ回路を制御する。これにより、電動機やインバータ回路のいずれかの相に異常が生じたときでも、蓄電手段の充電を行なうことができる。
【００１７】
本発明の蓄電装置の充電方法は、
多相交流により回転駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動するインバータ回路と、該インバータ回路を介して前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電装置と、を備える駆動装置における蓄電装置の充電方法であって、
前記駆動装置外の電源である外部電源に前記電動機の中性点が接続された状態で該外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する際、前記電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記蓄電手段が充電されるよう前記インバータ回路を制御する、
ことを特徴とする。
【００１８】
この本発明の蓄電装置の充電方法では、駆動装置外の電源である外部電源に電動機の中性点が接続された状態で外部電源からの電力を用いて蓄電手段を充電する際には、電動機の各相について正常であるか否かを判定し、電動機のいずれかの相が異常であるときには異常な相を除く正常な相に電流が流れて蓄電手段が充電されるようインバータ回路を制御する。これにより、電動機やインバータ回路のいずれかの相に異常が生じたときでも、蓄電手段の充電を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００２０】
図１は、本発明の一実施例としての駆動装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、このエンジン２２を運転制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという。）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸としてのドライブシャフト３２にリングギヤが接続された遊星歯車機構３０と、この遊星歯車機構３０のサンギヤに接続された発電可能なモータＭＧ１と、ドライブシャフト３２に動力を入出力する発電可能なモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動回路としてのインバータ４１，４２と、バッテリ５０と、インバータ４１，４２とバッテリ５０との電力のやり取りのために電圧を調整する昇圧回路５５と、バッテリ５０と昇圧回路５５との接続や接続の解除を行なうシステムメインリレー５６と、シフトポジションが駐車ポジションのときに駆動輪３９ａ，３９ｂをロックするパーキングロック機構６０と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００２１】
図２は、実施例のハイブリッド自動車２０の電気系を中心とする構成図である。モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ４１，４２は、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６と、により構成されている。実施例では、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６が本発明の「スイッチング素子」に相当する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６は、それぞれインバータ４１，４２が電力ライン５４として共用する正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに対してソース側とシンク側になるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとの間に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合を制御することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動することができる。インバータ４１，４２は、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとを共用しているから、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータに供給することができる。なお、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとには平滑用のコンデンサ５７が接続されている。以下の説明では、トランジスタＴ１１〜Ｔ１３をまとめて「第１上アーム」、トランジスタＴ１４〜Ｔ１６をまとめて「第１下アーム」、トランジスタＴ２１〜Ｔ２３をまとめて「第２上アーム」、トランジスタＴ２４〜Ｔ２６をまとめて「第２下アーム」と称することがある。
【００２２】
また、モータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２には、図２に示すように、ＡＣポート８２を介して車両側コネクタ８０が接続されている。車両側コネクタ８０は、車外の電源である交流の外部電源（例えば、家庭用電源（ＡＣ１００Ｖ）など）９０に接続される外部電源側コネクタ９２を接続可能に形成されている。ＡＣポート８２は、モータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２に接続された電力ライン８８ａ，８８ｂと車両側コネクタ８０との接続や接続の解除を行なうＡＣポート内リレー８４や、車両側コネクタ８０と外部電源側コネクタ９２とが接続されているときに外部電源９０から入力される入力電圧Ｖｉｎを検出する電圧センサ８６などを備える。
【００２３】
昇圧回路５５は、図２に示すように、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２とトランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２とリアクトルＬとにより構成されている。２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２は、それぞれインバータ４１，４２の正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに接続されており、その接続点にリアクトルＬが接続されている。また、リアクトルＬと負極母線５４ｂとにはそれぞれバッテリ５０の正極端子と負極端子とが接続されている。したがって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２をオンオフ制御することによりバッテリ５０の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ４１，４２に供給したり正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに作用している直流電圧を降圧してバッテリ５０を充電したりすることができる。リアクトルＬと負極母線５４ｂとには平滑用のコンデンサ５８が接続されている。
【００２４】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、昇圧回路５５の高電圧側（以下、高電圧系という）の電圧（正極母線５４ａと負極母線５４ｂとの間の電圧）を検出する電圧センサ５７ａからの高電圧系の電圧Ｖｈや昇圧回路５５の低電圧側（以下、低電圧系という）の電圧（リアクトルＬのバッテリ５０側と負極母線５４ｂとの間の電圧）を検出する電圧センサ５８ａからの低電圧系の電圧Ｖｌ，車両側コネクタ８０に取り付けられて車両側コネクタ８０と外部電源側コネクタ９２とが接続されているか否かを検出するコネクタセンサ８１からの検出信号，電圧センサ８６からの入力電圧Ｖｉｎ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの回転子の回転位置，インバータ４１，４２に取り付けられた図示しない電流センサからの相電流，バッテリ５０の出力端子間に取り付けられた図示しない電圧センサからのバッテリ５０の端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからのバッテリ５０の充放電電流Ｉｂなどが入力ポートを介して入力されている他、図示しないが、イグニッションスイッチからのイグニッション信号やシフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサからのシフトポジション，アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサからのアクセル開度，ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサからのブレーキペダルポジション，車速センサからの車速Ｖなども入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６へのスイッチング信号，昇圧回路５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号，システムメインリレー５６への駆動信号，パーキングロック機構６０への駆動信号，ＡＣポート内リレー８４への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジンＥＣＵ２４と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、電流センサにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて残容量ＳＯＣを演算している。
【００２５】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度と車速とに基づいてドライブシャフト３２に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がドライブシャフト３２に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２との運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが遊星歯車機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてドライブシャフト３２に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が遊星歯車機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がドライブシャフト３２に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をドライブシャフト３２に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
【００２６】
また、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションが駐車ポジションのときに、外部電源９０に接続される外部電源側コネクタ９２と車両側コネクタ８０とが接続された状態でＡＣポート内リレー８４やシステムメインリレー５６をオンとしてインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御することにより、外部電源９０からの電力を用いてバッテリ５０を充電することができる。こうして走行開始前に外部電源９０からの電力を用いてバッテリ５０を充電しておくことにより、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが比較的高い状態で走行を開始することができる。なお、シフトポジションが駐車ポジションのときには、パーキングロック機構６０により駆動輪３９ａ，３９ｂはロックされている。
【００２７】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、シフトポジションが駐車ポジションの状態で外部電源９０からの電力を用いてバッテリ５０を充電する際の動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される充電時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、車両側コネクタ８０と外部電源側コネクタ９２とが接続されたとき又は車両側コネクタ８０と外部電源側コネクタ９２とが接続されてから所定時間（例えば、数分程度）が経過したときに実行される。なお、車両側コネクタ８０と外部電源側コネクタ９２とが接続されたか否かは、コネクタセンサ８１からの検出信号に基づいて判定される。また、実施例では、このルーチンを開始する前に、システムメインリレー５６がオンのときにはオフとしてバッテリ５０を昇圧回路５５から切り離しておくものとした。
【００２８】
充電時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、ＡＣポート内リレー８４をオンとし（ステップＳ１００）、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）について正常であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この判定は、実施例では、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各相に対応するトランジスタを順にオンオフしたときの電圧センサ５７ａからの高電圧系の電圧Ｖｈに基づいて行なうものとした。具体的には、トランジスタＴ１２，Ｔ１３，Ｔ１５，Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６をオフとした状態で入力電圧Ｖｉｎの位相に応じていわゆる正弦波ＰＷＭ制御によりトランジスタＴ１１，Ｔ１４のスイッチングを行なってモータＭＧ１のＵ相にのみ電流が流れるようにして、このときの高電圧系の電圧Ｖｈが実験などにより予め定められた許容範囲内にあるか否かを調べることによりモータＭＧ１のＵ相が正常であるか否かを判定し、同様の手法により、モータＭＧ１のＶ相，Ｗ相，モータＭＧ２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相について正常であるか否かを判定するものとした。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各相の異常としては、コイルの巻線の異常などがある。
【００２９】
続いて、バッテリ５０の目標残容量ＳＯＣ＊とバッテリ５０を充電する際の高電圧系の目標電圧Ｖｈ＊とを入力すると共に（ステップＳ１２０）、システムメインリレー５６をオンとしてバッテリ５０を昇圧回路５５に接続する（ステップＳ１３０）。ここで、目標残容量ＳＯＣ＊は、次回に走行を行なう際にある程度の距離のモータ運転モードでの走行を可能とするために定められるものであり、例えば、８０％や８５％，９０％などの値が設定される。また、高電圧系の目標電圧Ｖｈ＊は、バッテリ５０の端子間電圧の定格値Ｖｂｒｖより高い範囲で定められ、例えば、バッテリ５０の端子間電圧の定格値Ｖｂｒｖが２５０Ｖや２８０Ｖ，３００Ｖのときに４５０Ｖや４８０Ｖ，５００Ｖなどの値が設定される。
【００３０】
そして、電圧センサ８６からの入力電圧Ｖｉｎを入力し（ステップＳ１４０）、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかの相が異常なときには、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ１，ＭＧ２の異常な相に対応するトランジスタについてはオフ状態を保持する（ステップＳ１５０）。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２の全ての相が正常なときには、この処理は行なわない。そして、インバータ４１のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のうちモータＭＧ１の正常な相に対応するトランジスタについては入力電圧Ｖｉｎの位相に応じてスイッチング制御を行ない（ステップＳ１６０）、インバータ４２のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタについては目標電圧Ｖｈ＊と入力電圧Ｖｉｎとに基づいて高電圧系の電圧Ｖｈが目標電圧Ｖｈ＊となるようスイッチング制御を行ない（ステップＳ１７０）、昇圧回路５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２については高電圧系の電圧Ｖｈが降圧されてバッテリ５０に充電されるようスイッチング制御を行なう（ステップＳ１８０）。以下、インバータ４１，４２の制御について、まず、モータＭＧ１，ＭＧ２の全ての相が正常なときについて説明し、その後に、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかの相が異常なときについて説明する。
【００３１】
まず、モータＭＧ１，ＭＧ２の全ての相が正常なときのインバータ４１，４２の制御について説明する。図４は、モータＭＧ１の全ての相が正常なときの入力電圧Ｖｉｎと第１上アーム（トランジスタＴ１１〜Ｔ１３）と第１下アーム（トランジスタＴ１４〜Ｔ１６）との時間変化の様子の一例を示す説明図である。インバータ４１のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６については、図４に例示するように、入力電圧Ｖｉｎが正のときには第１上アームをオンとすると共に第１下アームをオフとし、入力電圧Ｖｉｎが負のときには第１上アームをオフとすると共に第１下アームをオンとする。即ち、入力電圧Ｖｉｎの位相の半周期に相当する時間間隔である半周期相当間隔（例えば、５０Ｈｚの場合１０ｍｓｅｃ）で第１上アーム，第１下アームが交互にオンとなるよう第１上アーム，第１下アームのオンオフ状態を切り替えるのである。なお、この場合、モータＭＧ１の中性点Ｎ１の電位Ｖｎ１は、入力電圧Ｖｉｎが正のときには正極母線５４ａの電位に近づき、入力電圧Ｖｉｎが負のときには負極母線５４ｂの電位に近づく。また、この場合、モータＭＧ１の各相に流れる電流は略等しくなる。インバータ４２のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６については、目標電圧Ｖｈ＊と入力電圧Ｖｉｎとに基づいてデューティ比Ｄｕを設定すると共に設定したデューティ比Ｄｕを用いてＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をトランジスタＴ２１〜Ｔ２６に出力して、第２上アーム（トランジスタＴ２１〜Ｔ２３）をオン且つ第２下アーム（トランジスタＴ２４〜Ｔ２６）をオフの状態または第２上アームをオフ且つ第２下アームをオンの状態とする。即ち、目標電圧Ｖｈ＊と入力電圧Ｖｉｎとに応じたデューティ比Ｄｕを用いて半周期相当間隔より短い時間間隔（例えば、５０μｓｅｃや１００μｓｅｃなど）で第２上アーム，第２下アームが交互にオンとなるよう第２上アーム，第２下アームのオンオフ状態を切り替えるのである。これにより、モータＭＧ２の三相コイルとインバータ４２とを昇圧コンバータとして機能させて高電圧系の電圧Ｖｈを目標電圧Ｖｈ＊に近づけることができる。なお、この場合、モータＭＧ２の各相に流れる電流は略等しくなる。こうしたインバータ４１，４２の制御により、高電圧系の電圧Ｖｈを目標電圧Ｖｈ＊近傍として外部電源９０からの電力をバッテリ５０に充電することができる。
【００３２】
次に、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかの相が異常なときのインバータ４１，４２の制御について説明する。モータＭＧ１のいずれかの相が異常なときには、インバータ４１のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のうち、モータＭＧ１の異常な相に対応するトランジスタ（例えば、モータＭＧ１のＵ相が異常なときにはトランジスタＴ１１，Ｔ１４）についてはオフ状態を保持し、モータＭＧ１の正常な相に対応するトランジスタについてはモータＭＧ１の全ての相が正常なときと同様に半周期相当間隔でオンオフ状態を切り替える。なお、この場合、モータＭＧ１の正常な相の各相に流れる電流は略等しくなる。また、モータＭＧ２のいずれかの相が異常なときには、インバータ４２のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のうち、モータＭＧ２の異常な相に対応するトランジスタについてはオフ状態を保持し、モータＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタについてはモータＭＧ２の全ての相が正常なときと同様に目標電圧Ｖｈ＊と入力電圧Ｖｉｎとに応じたデューティ比Ｄｕを用いて半周期相当間隔より短い時間間隔でオンオフ状態を切り替える。これにより、モータＭＧ２の正常な各相のコイルとこの正常な各相に対応するインバータ４２のトランジスタとを昇圧コンバータとして機能させて高電圧系の電圧Ｖｈを目標電圧Ｖｈ＊に近づけることができる。なお、この場合、モータＭＧ２の正常な相の各相に流れる電流は略等しくなる。こうしたインバータ４１，４２の制御により、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかの相に異常が生じたときでも、モータＭＧ１，ＭＧ２の正常な相に電流が流れてバッテリ５０を充電することができる。
【００３３】
そして、図示しない残容量演算ルーチンによりバッテリ５０の充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて演算されたバッテリ５０の残容量ＳＯＣを入力すると共に（ステップＳ１９０）、入力した残容量ＳＯＣを目標残容量ＳＯＣ＊と比較し（ステップＳ２００）、残容量ＳＯＣが目標残容量ＳＯＣ＊近傍となるまでステップＳ１４０〜Ｓ２００の処理を繰り返し実行して残容量ＳＯＣが目標残容量ＳＯＣ＊近傍となったときに、システムメインリレー５６とＡＣポート内リレー８４とをオフとして（ステップＳ２１０）、充電時制御ルーチンを終了する。
【００３４】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、外部電源９０に接続される外部電源側コネクタ９２と車両側コネクタ８０とが接続されてバッテリ５０を充電する際には、ＡＣポート内リレー８４をオンとしてモータＭＧ１，ＭＧ２の各相について正常であるか否かを判定し、判定後にシステムメインリレー５６をオンとし、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ１，ＭＧ２の異常な相に対応するトランジスタはオフ状態を保持してモータＭＧ１，ＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタのみをオンオフ制御することにより、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかの相に異常が生じたときでも、モータＭＧ１，ＭＧ２の正常な相に電流を流してバッテリ５０を充電することができる。
【００３５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、インバータ４１のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のうちモータＭＧ１の正常な相に対応するトランジスタについては半周期相当間隔でオンオフ状態を切り替え、インバータ４２のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタについては目標電圧Ｖｈ＊と入力電圧Ｖｉｎとに応じたデューティ比Ｄｕを用いて半周期相当間隔より短い時間間隔でオンオフ状態を切り替えるものとしたが、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６のうちモータＭＧ１の正常な相に対応するトランジスタについては目標電圧Ｖｈ＊と入力電圧Ｖｉｎとに応じたデューティ比Ｄｕを用いて半周期相当間隔より短い時間間隔でオンオフ状態を切り替え、インバータ４２のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタについては半周期相当間隔でオンオフ状態を切り替えるものとしてもよい。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、昇圧回路５５を備えるものとしたが、こうした昇圧回路を備えない構成としてもよい。
【００３７】
実施例や変形例では、本発明をいわゆるパラレル型のハイブリッド自動車に適用するものとして説明したが、エンジンとエンジンからの動力の全てを用いて発電する発電機と走行用の動力を出力する電動機と発電機や電動機と電力のやり取りを行なうバッテリとを搭載するいわゆるシリーズ型のハイブリッド自動車に適用するものとしてもよいし、エンジンを搭載せずにモータからの動力だけで走行する通常の電気自動車に適用するものとしてもよい。
【００３８】
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた動力出力装置の形態としても構わない。さらに、こうした動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。
【００３９】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータＭＧ１が「電動機」に相当し、インバータ４１が「インバータ回路」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、外部電源９０に接続される外部電源側コネクタ９２と車両側コネクタ８０とが接続されてバッテリ５０を充電する際には、ＡＣポート内リレー８４をオンとしてモータＭＧ１，ＭＧ２の各相について正常であるか否かを判定し、判定後にシステムメインリレー５６をオンとし、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ１，ＭＧ２の異常な相に対応するトランジスタはオフ状態を保持してモータＭＧ１，ＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタのみをオンオフ制御する図２の充電時制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「充電時制御手段」に相当する。また、モータＭＧ２が「第２の電動機」に相当し、インバータ４２が「第２のインバータ回路」に相当する。さらに、昇圧回路５５が「電圧変換手段」に相当する。
【００４０】
ここで、「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、多相交流により回転駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「インバータ回路」としては、インバータ４１に限定されるものではなく、複数のスイッチング素子を有し複数のスイッチング素子のスイッチングにより電動機を駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「蓄電手段」としては、バッテリ５０に限定されるものではなく、インバータ回路を介して前記電動機と電力をやりとり可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「充電時制御手段」としては、外部電源９０に接続される外部電源側コネクタ９２と車両側コネクタ８０とが接続されてバッテリ５０を充電する際には、ＡＣポート内リレー８４をオンとしてモータＭＧ１，ＭＧ２の各相について正常であるか否かを判定し、判定後にシステムメインリレー５６をオンとし、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のうちモータＭＧ１，ＭＧ２の異常な相に対応するトランジスタはオフ状態を保持してモータＭＧ１，ＭＧ２の正常な相に対応するトランジスタのみをオンオフ制御するものに限定されるものではなく、
駆動装置外の電源である外部電源に電動機の中性点が接続された状態で外部電源からの電力を用いて蓄電手段を充電する際、電動機の各相について正常であるか否かを判定し、電動機のいずれかの相が異常であるときには異常な相を除く正常な相に電流が流れて蓄電手段が充電されるようインバータ回路を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「第２の電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、多相交流により回転駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「インバータ回路」としては、インバータ４２に限定されるものではなく、複数のスイッチング素子を有し複数のスイッチング素子のスイッチングにより電動機を駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「電圧変換手段」としては、昇圧回路５５に限定されるものではなく、インバータ回路および第２のインバータ回路が接続された高電圧系と蓄電手段が接続された低電圧系とに接続され、低電圧系の電圧を昇圧して高電圧系に供給可能であると共に高電圧系の電圧を降圧して低電圧系に供給可能なものであれば如何なるものとしても構わない。
【００４１】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４２】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、駆動装置や車両の製造産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例としての駆動装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例のハイブリッド自動車２０の電気系を中心とする構成図である。
【図３】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される充電時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】モータＭＧ１の全ての相が正常なときの外部電源９０の電圧Ｖｐｓと第１上アームと第１下アームとの時間変化の様子の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジンＥＣＵ、２６ クランクシャフト、３０ 遊星歯車機構、３２ ドライブシャフト、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、５４ 電力ライン、５４ａ 正極母線、５４ｂ 負極母線、５５ 昇圧回路、５６ システムメインリレー、５７，５８ コンデンサ、５７ａ，５７ｂ 電圧センサ、６０ パーキングロック機構、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ 車両側コネクタ、８１ コネクタセンサ、８２ ＡＣポート、８４ ＡＣポート内リレー、８６ 電圧センサ、８８ａ，８８ｂ 電力ライン、９０ 外部電源、９２ 外部電源側コネクタ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ、Ｎ１，Ｎ２ 中性点。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相交流により回転駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動するインバータ回路と、該インバータ回路を介して前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備える駆動装置であって、
前記駆動装置外の電源である外部電源に前記電動機の中性点が接続された状態で該外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する際、前記電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記蓄電手段が充電されるよう前記インバータ回路を制御する充電時制御手段と、
を備える駆動装置。
【請求項２】
前記充電時制御手段は、前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記電動機の異常な相に対応するスイッチング素子についてはオフ状態を保持する手段である請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記充電時制御手段は、前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記電動機の任意の１相以外の相に対応するスイッチング素子をオフ状態とした状態で該電動機の任意の１相に対応するスイッチング素子のスイッチングを行なったときの前記インバータ回路より前記蓄電手段側の電圧に基づいて前記電動機の任意の１相が正常であるか否かを判定する手段である請求項１または２記載の駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の駆動装置あって、
多相交流により回転駆動する第２の電動機と、
前記第１のインバータ回路と電力母線を共通とし、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記第２の電動機を駆動する第２のインバータ回路と、
を備え、
前記蓄電手段は、前記インバータ回路および前記第２のインバータ回路を介して前記電動機および前記第２の電動機と電力をやりとり可能であり、
前記充電時制御手段は、前記第２の電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記電力母線の電圧が調整されるよう前記第２のインバータ回路を制御する手段である、
駆動装置。
【請求項５】
前記充電時制御手段は、前記第２のインバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記第２の電動機の異常な相に対応するスイッチング素子についてはオフ状態を保持する手段である請求項４記載の駆動装置。
【請求項６】
前記充電時制御手段は、前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記電動機の正常な相に対応するスイッチング素子については前記外部電源から入力される入力電圧の位相の半周期に相当する時間間隔である半周期相当間隔でオンオフ状態が切り替わるよう前記インバータ回路を制御し、前記第２のインバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記第２の電動機の正常な相に対応するスイッチング素子については前記半周期相当間隔より短い時間間隔でオンオフ状態が切り替わるよう前記第２のインバータ回路を制御する手段である請求項４または５記載の駆動装置。
【請求項７】
前記充電時制御手段は、前記インバータ回路および前記第２のインバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記第２の電動機の任意の１相以外の相に対応するスイッチング素子をオフ状態とした状態で該第２の電動機の任意の１相に対応するスイッチング素子のスイッチングを行なったときの前記電力母線の電圧に基づいて前記第２の電動機の任意の１相が正常であるか否かを判定する手段である請求項４ないし６のいずれか１つの請求項に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記インバータ回路および前記第２のインバータ回路が接続された高電圧系と前記蓄電手段が接続された低電圧系とに接続され、前記低電圧系の電圧を昇圧して前記高電圧系に供給可能であると共に前記高電圧系の電圧を降圧して前記低電圧系に供給可能な電圧変換手段を備える請求項４ないし７のいずれか１つの請求項に記載の駆動装置。
【請求項９】
多相交流により回転駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動するインバータ回路と、該インバータ回路を介して前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備える車両であって、
駐車中に車外の電源である外部電源に前記電動機の中性点が接続された状態で該外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する際、前記電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記蓄電手段が充電されるよう前記インバータ回路を制御する充電時制御手段と、
を備える車両。
【請求項１０】
多相交流により回転駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動するインバータ回路と、該インバータ回路を介して前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電装置と、を備える駆動装置における蓄電装置の充電方法であって、
前記駆動装置外の電源である外部電源に前記電動機の中性点が接続された状態で該外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する際、前記電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記蓄電手段が充電されるよう前記インバータ回路を制御する、
ことを特徴とする蓄電装置の充電方法。
【請求項１】
多相交流により回転駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動するインバータ回路と、該インバータ回路を介して前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備える駆動装置であって、
前記駆動装置外の電源である外部電源に前記電動機の中性点が接続された状態で該外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する際、前記電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記蓄電手段が充電されるよう前記インバータ回路を制御する充電時制御手段と、
を備える駆動装置。
【請求項２】
前記充電時制御手段は、前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記電動機の異常な相に対応するスイッチング素子についてはオフ状態を保持する手段である請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記充電時制御手段は、前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記電動機の任意の１相以外の相に対応するスイッチング素子をオフ状態とした状態で該電動機の任意の１相に対応するスイッチング素子のスイッチングを行なったときの前記インバータ回路より前記蓄電手段側の電圧に基づいて前記電動機の任意の１相が正常であるか否かを判定する手段である請求項１または２記載の駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の駆動装置あって、
多相交流により回転駆動する第２の電動機と、
前記第１のインバータ回路と電力母線を共通とし、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記第２の電動機を駆動する第２のインバータ回路と、
を備え、
前記蓄電手段は、前記インバータ回路および前記第２のインバータ回路を介して前記電動機および前記第２の電動機と電力をやりとり可能であり、
前記充電時制御手段は、前記第２の電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記電力母線の電圧が調整されるよう前記第２のインバータ回路を制御する手段である、
駆動装置。
【請求項５】
前記充電時制御手段は、前記第２のインバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記第２の電動機の異常な相に対応するスイッチング素子についてはオフ状態を保持する手段である請求項４記載の駆動装置。
【請求項６】
前記充電時制御手段は、前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記電動機の正常な相に対応するスイッチング素子については前記外部電源から入力される入力電圧の位相の半周期に相当する時間間隔である半周期相当間隔でオンオフ状態が切り替わるよう前記インバータ回路を制御し、前記第２のインバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記第２の電動機の正常な相に対応するスイッチング素子については前記半周期相当間隔より短い時間間隔でオンオフ状態が切り替わるよう前記第２のインバータ回路を制御する手段である請求項４または５記載の駆動装置。
【請求項７】
前記充電時制御手段は、前記インバータ回路および前記第２のインバータ回路の複数のスイッチング素子のうち前記第２の電動機の任意の１相以外の相に対応するスイッチング素子をオフ状態とした状態で該第２の電動機の任意の１相に対応するスイッチング素子のスイッチングを行なったときの前記電力母線の電圧に基づいて前記第２の電動機の任意の１相が正常であるか否かを判定する手段である請求項４ないし６のいずれか１つの請求項に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記インバータ回路および前記第２のインバータ回路が接続された高電圧系と前記蓄電手段が接続された低電圧系とに接続され、前記低電圧系の電圧を昇圧して前記高電圧系に供給可能であると共に前記高電圧系の電圧を降圧して前記低電圧系に供給可能な電圧変換手段を備える請求項４ないし７のいずれか１つの請求項に記載の駆動装置。
【請求項９】
多相交流により回転駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動するインバータ回路と、該インバータ回路を介して前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備える車両であって、
駐車中に車外の電源である外部電源に前記電動機の中性点が接続された状態で該外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する際、前記電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記蓄電手段が充電されるよう前記インバータ回路を制御する充電時制御手段と、
を備える車両。
【請求項１０】
多相交流により回転駆動する電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動するインバータ回路と、該インバータ回路を介して前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電装置と、を備える駆動装置における蓄電装置の充電方法であって、
前記駆動装置外の電源である外部電源に前記電動機の中性点が接続された状態で該外部電源からの電力を用いて前記蓄電手段を充電する際、前記電動機の各相について正常であるか否かを判定し、該電動機のいずれかの相が異常であるときには該異常な相を除く正常な相に電流が流れて前記蓄電手段が充電されるよう前記インバータ回路を制御する、
ことを特徴とする蓄電装置の充電方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１６９５４（Ｐ２０１０−１６９５４Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７３６７６（Ｐ２００８−１７３６７６）
【出願日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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