JP2014147161A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置からの電力を用いて回転電機を駆動して走行が可能な車両において、回転電機を制御するインバータのゲート遮断異常を適切に判定する。
【解決手段】車両１００は、蓄電装置１１０からの電圧を昇圧するコンバータ１２０と、コンバータからの電力によりモータジェネレータ１４０，１４５を駆動するインバータ１３０，１３５と、コンバータとインバータとを結ぶ電力線についてのコモン電圧ＶＨ＋，ＶＨ−を検出する電圧検出部１８０とを備える。ＥＣＵ３００は、インバータのスイッチングを制御するＭＧ−ＥＣＵと、インバータのゲート遮断指令をＭＧ−ＥＣＵに出力することが可能なＨＶ−ＥＣＵとを含む。ＨＶ−ＥＣＵは、ゲート遮断指令出力中のコモン電圧の変動が、ゲート遮断された状態で生じ得る変動と異なる場合に、ゲート遮断についての異常が生じていると判定する
【選択図】図１

Description

本発明は車両に関し、より特定的には、蓄電装置からの電力を用いて回転電機を駆動することによって走行が可能な車両における異常判定制御に関する。

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車両が注目されている。このような車両には、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。

これらの車両においては、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回転電機（以下、「モータジェネレータ」とも称する。）を含むモータ駆動装置が搭載される場合がある。そして、車両の走行状態に応じてモータジェネレータの制御を行なうために、一般的に車両にはインバータが搭載される。

特開２００９−２０１１９４号公報（特許文献１）は、インバータにより回転電機を駆動するシステムにおいて、過電流検出に伴うゲート遮断を実行中に、回転電機の温度とインバータの電流の検出値に基づいて、インバータに含まれるスイッチング素子の短絡故障の発生の有無、および短絡故障の発生部位を特定する構成を開示する。

特開２００９−２０１１９４号公報 特開２０１１−１０１５４２号公報 特開２００６−２８０１９３号公報

蓄電装置からの電力を用いてインバータにより回転電機を駆動するシステムにおいては、システムに何らかの異常が発生した場合には、適切に回転電機を停止させることが必要とされる。このとき、制御装置からはインバータのスイッチング素子を遮断させる指令が出力される。そして、この遮断指令出力中にインバータに電流が流れたか否かによって、スイッチング素子が確実に遮断されているかを判断する場合がある。

しかしながら、適切にスイッチング素子が遮断された場合であっても、回転電機が回転中であれば、回転により生じる逆起電力のために回路に電流が流れてしまう場合がある。そのため、そのような逆起電力が生じる領域については、電流に基づいた異常の判断を行なうことができないため、異常の誤検出を防止するためにこのような領域においては異常検出がマスクされる場合がある。

また、電流センサの検出のバラつきなどにより生じる微小な電流による誤検出を防止するために、一般的に、異常と判定するための電流のしきい値が設けられる。そのため、たとえ異常検出が実行される領域であっても、出力トルクが小さく電流がしきい値に満たない場合には、異常が検出されない状態が生じ得る。

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回転電機を駆動して走行が可能な車両において、回転電機を制御するインバータのゲート遮断異常を適切に判定することである。

本発明による車両は、蓄電装置からの電力を用いて回転電機を駆動することによって走行が可能であり、コンバータと、インバータと、検出部と、インバータを制御するための制御装置とを備える。コンバータは、蓄電装置からの電圧を昇圧することが可能である。インバータは、スイッチング素子を含み、コンバータから供給される電力を用いて回転電機を駆動する。検出部は、コンバータとインバータとを結ぶ電力線について、基準電位に対する電位差を検出する。制御装置は、インバータのスイッチングを制御するための第１の制御部と、インバータを停止させるためのゲート遮断指令を第１の制御部へ出力することが可能に構成された第２の制御部とを含む。第２の制御部は、第１の制御部へゲート遮断指令を出力している状態において生じる電位差の変動が、インバータが正常にゲート遮断された状態において生じ得る電位差の変動と異なる場合には、インバータのゲート遮断についての異常が生じていると判定する。

本発明によれば、蓄電装置からの電力を用いて回転電機を駆動して走行が可能な車両において、回転電機を制御するインバータのゲート遮断異常を適切に判定することができる。

本実施の形態に従う車両の全体ブロック図である。 図１における回転電機の駆動回路の詳細を説明するための図である。 本実施の形態におけるゲート遮断異常判定制御を説明するための機能ブロック図である。 本実施の形態において、ＨＶ−ＥＣＵで実行されるゲート遮断異常判定処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 本実施の形態に従う車両の他の例の全体ブロック図である。 本実施の形態に従う車両のさらに他の例の全体ブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［車両の基本構成］
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。なお、図１においては、車両１００が、エンジンおよび回転電機を備えるハイブリッド車両である場合を例として説明するが、回転電機からの駆動力により走行が可能であれば、車両１００の構成は図１のようなハイブリッド車両には限定されない。車両１００の構成としては、図１のようなハイブリッド車両の他に、図６で後述するようなエンジンを搭載しない電気自動車や、燃料電池を搭載する燃料電池車などが含まれる。

図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、コンバータ１２０と、インバータ１３０，１３５と、回転電機であるモータジェネレータ１４０，１４５と、動力分割機構１５０と、エンジン１６０と、駆動軸１７０，１７５と、前輪１９０および後輪１９５と、電圧検出部１８０と、制御装置であるＥＣＵ３００と、減速機構ＲＤ１とを備える。

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、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは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。

コンバータ１２０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣによって制御され、蓄電装置１１０から供給される直流電圧を所定の電圧に変換する。そして、コンバータ１２０は、変換された直流電圧をインバータ１３０，１３５へ供給する。また、コンバータ１２０は、回生動作の場合には、モータジェネレータ１４０，１４５で発電された電力を、蓄電装置１１０に充電に適した電圧に変換する。

インバータ１３０，１３５は、コンバータ１２０に対して並列に接続される。インバータ１３０およびインバータ１３５は、それぞれＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２によって制御され、モータジェネレータ１４０およびモータジェネレータ１４５を駆動する。なお、以降の説明においては、インバータ１３０，１３５をそれぞれ「ＩＮＶ１」，「ＩＮＶ２」とも称し、モータジェネレータ１４０，１４５をそれぞれ「ＭＧ１」，「ＭＧ２」とも称する。

モータジェネレータ１４０，１４５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１４０，１４５は、代表的にはプラネタリギヤを含んで構成される動力分割機構１５０により互いに結合される。また、図１に示すようなハイブリッド車両においては、エンジン１６０も、動力分割機構１５０によりモータジェネレータ１４０，１４５と結合される。

そして、モータジェネレータ１４０，１４５およびエンジン１６０は、ＥＣＵ３００により協調的に制御され、モータジェネレータ１４０，１４５からの駆動力およびエンジン１６０からの駆動力が、減速機構ＲＤ１および駆動軸１７０を介して前輪１９０に伝達される。さらに、モータジェネレータ１４０，１４５は、エンジン１６０の回転または前輪１９０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。

本実施の形態においては、モータジェネレータ１４５（ＭＧ２）を専ら前輪１９０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１４０（ＭＧ１）を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。また、モータジェネレータ１４０（ＭＧ１）は、エンジン１６０を始動する際には、エンジン１６０のクランク軸をクランキングするために用いられる。なお、図１においては、前輪１９０を駆動して走行する、いわゆる前輪駆動方式を例として説明するが、モータジェネレータ１４０，１４５により後輪１９５を駆動して走行する後輪駆動方式であってもよいし、図５で後述するような、前輪および後輪が駆動される四輪駆動方式であってもよい。また、モータジェネレータとインバータの組が１セットであるものであってもよい。

電圧検出部１８０は、コンバータ１２０とインバータ１３０，１３５を結ぶ電力線に設けられ、これらの電力線の各々について基準電位からの電位差を検出する。電圧検出部１８０は、検出値ＶＨ＋，ＶＨ−をＥＣＵ３００に出力する。

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。

ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に備えられる電圧センサ，電流センサ（いずれも図示せず）からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態（State of charge：ＳＯＣ）を演算する。また、ＥＣＵ３００は、制御信号ＤＲＶを用いて、エンジン１６０を制御する。

なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、コンバータ１２０やインバータ１３０，１３５用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。

次に、図２を用いて、図１におけるモータジェネレータ１４０，１４５の駆動回路の詳細を説明する。

図１および図２を参照して、蓄電装置１１０は、システムメインリレー（ＳＭＲ）１１５を介して、電力線ＰＬ１，ＮＬ１によってコンバータ１２０に接続される。

ＳＭＲ１１５は、蓄電装置１１０の正極端子と電力線ＰＬ１との間に接続されるリレーと、蓄電装置１１０の負極端子と電力線ＮＬ１との間に接続されるリレーとを含む。ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とコンバータ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。

コンバータ１２０は、リアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、電力線ＰＬ２およびＮＬ１との間に、電力線ＰＬ２から電力線ＮＬ１に向かう方向を順方向として直列に接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＥＣＵ３００からのスイッチング制御信号ＰＷＣによって制御される。本実施の形態においては、スイッチング素子がＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）の場合を例として説明するが、スイッチング素子として電力用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。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対しては、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２が配置される。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続ノードと電力線ＰＬ１との間に接続される。すなわち、コンバータ１２０は、いわゆるチョッパ回路を形成する。

コンバータ１２０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，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１２０は、昇圧動作時には、蓄電装置１１０から供給された直流電圧ＶＬを直流電圧ＶＨ（インバータ１３０，１３５への入力電圧に相当するこの直流電圧を、以下「システム電圧」とも称する。）に昇圧する。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。

また、コンバータ１２０は、降圧動作時には、直流電圧ＶＨを直流電圧ＶＬに降圧する。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、電力線ＮＬ１へ供給することにより行なわれる。これらの昇圧動作および降圧動作における電圧変換比（ＶＨおよびＶＬの比）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、スイッチング素子Ｑ１をオンに、スイッチング素子Ｑ２をオフにそれぞれ固定すれば、ＶＨ＝ＶＬ（電圧変換比＝１．０）とすることもできる。

コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１，ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２，ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２，ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。

インバータ１３０は、電力線ＰＬ２，ＮＬ１との間に並列に設けられる、Ｕ相上下アーム１３１と、Ｖ相上下アーム１３２と、Ｗ相上下アーム１３３とを含んで構成される。各相上下アームは、電力線ＰＬ２およびＮＬ１との間に直列接続されたスイッチング素子を含む。たとえば、Ｕ相上下アーム１３１はスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を含み、Ｖ相上下アーム１３２はスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を含み、Ｗ相上下アーム１３３はスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８を含む。また、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８に対して、逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続される。スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１によって制御される。

モータジェネレータ１４０は、代表的には３相の永久磁石型同期電動機であり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相における３つのコイルの一方端が中性点に共通に接続される。さらに、各相コイルの他方端は、各相上下アーム１３１〜１３３における２つのスイッチング素子の接続ノードに接続される。

モータジェネレータ１４０には、モータジェネレータ１４０の回転速度を検出するための回転速度センサ２００が設けられる。回転速度センサ２００は、モータジェネレータ１４０の回転速度ＮＭＧ１を検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。なお、回転速度センサ２００に代えて、モータジェネレータ１４０の回転角を検出するための回転角センサ（図示せず）が設けられてもよく、その場合には、ＥＣＵ３００は、回転角センサで検出された回転角θ１に基づいて回転速度ＮＭＧ１を演算により算出する。

モータジェネレータ１４５を駆動するためのインバータ１３５は、電力線ＰＬ２，ＮＬ１にインバータ１３０と並列に接続される。

インバータ１３５の詳細構成は、インバータ１３０の構成を同様であるので、その詳細は記載されておらず、それらの詳細な説明は繰り返さない。

モータジェネレータ１４５にも、回転速度センサ２０５がそれぞれ設けられる。回転速度センサ２０５は、検出した回転速度ＮＭＧ２をＥＣＵ３００へ出力する。

電圧検出部１８０は、電圧センサ１８１，１８２を含む。電圧センサ１８１は電力線ＰＬ２と基準電位ＧＮＤとの間に接続される。電圧センサ１８１は、電力線ＰＬ２と基準電位ＧＮＤとの間の電位差を検出し、その検出値ＶＨ＋をＥＣＵ３００に出力する。電圧センサ１８２は電力線ＮＬ１と基準電位ＧＮＤとの間に接続される。電圧センサ１８２は、電力線ＮＬ１と基準電位ＧＮＤとの間の電位差を検出し、その検出値ＶＨ−をＥＣＵ３００に出力する。基準電位ＧＮＤは、たとえば、車両アースである。なお、電圧センサ１８１，１８２で検出された電位差ＶＨ＋，ＶＨ−を、以下においては、「コモン電圧」とも称する。

ＥＣＵ３００は、ユーザによるアクセルペダル（図示せず）の操作などに基づいて定められる要求トルクＴＲを受け、車両１００の走行状態、走行モード、ＳＯＣなどに基づいて、モータジェネレータ１４０，１４５およびエンジン１６０の駆動トルクを決定する。そして、ＥＣＵ３００は、決定された駆動トルクに従って、制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２，ＤＲＶを生成し、モータジェネレータ１４０，１４５およびエンジン１６０をそれぞれ駆動する。

また、ＥＣＵ３００は、電圧検出部１８０により検出されたコモン電圧ＶＨ＋，ＶＨ−に基づいて、以下に詳細に説明するような、インバータに含まれるスイッチング素子のゲート遮断異常の有無を判定する。

なお、コンバータ１２０，インバータ１３０，１３５および電圧検出部１８０は、ＰＣＵ（Power Control Unit）１０５を形成する。

［ゲート遮断異常判定制御の説明］
上述のような車両において、車両の駆動システムに異常が生じた場合には、機器の保護および安全性の確保の観点から、駆動システムから発生される駆動力を停止することが必要となる場合がある。

モータジェネレータにおいて駆動力を停止する際には、一般的に、スイッチング素子のゲート信号が遮断されて、スイッチング素子が非導通状態とされる。このとき、スイッチング素子が確実に遮断されているかを判断する手法として、この遮断指令出力中にインバータに電流が流れたか否かによって判断する手法が知られている。

しかしながら、適切にスイッチング素子が遮断された場合であっても、回転電機が回転中であれば、回転により生じる逆起電力のために回路に電流が流れてしまう場合がある。そのため、そのような逆起電力が生じる領域については、電流に基づいた異常の判断を行なうことができない。このような領域においては、異常の誤検出を防止するために電流を用いた異常検出がマスクされて一時的に実施されない場合がある。

また、一方で、電流センサの検出のバラつきなどにより生じる微小な電流による誤検出を防止するために、異常と判定するための電流のしきい値が一般的に設けられる。そうすると、たとえ異常検出が実行される領域であっても、出力トルクが小さく電流がしきい値に満たない場合には、実際には異常が生じていても異常として検出されない状態が生じ得る。

そこで、本実施の形態においては、上述のような電流を用いた異常検出に代えて、あるいは加えて、ゲート遮断指令が出力されている間の電力線ＰＬ２，ＮＬ１のコモン電圧の変動を監視することによって、ゲート遮断の系統に異常が生じているかを判定するゲート遮断異常判定制御を実行する。

より具体的には、まず、正常にゲート遮断が行なわれたときに生じるコモン電圧の変動波形を予めＥＣＵ３００に記憶しておく。そして、ＥＣＵ３００においてゲート遮断指令が出力されている間に検出されたコモン電圧の変動波形を、記憶されている正常時の変動波形と比較することによって、異常の有無が判定される。

図３は、本実施の形態におけるゲート遮断異常判定制御を説明するための機能ブロック図である。

図３を参照して、ＥＣＵ３００は、ＨＶ−ＥＣＵ３１０と、ＭＧ−ＥＣＵ３２０とを含む。

概略的には、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、車両１００の統括的な制御を行なうとともに異常判定を行なう機能を有し、ＭＧ−ＥＣＵ３２０は、コンバータ１２０，インバータ１３０，１３５の駆動を制御する機能を有する。

モータジェネレータ１４０，１４５を駆動する場合は、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、ユーザによるアクセルペダル（図示せず）の操作量ＡＣＣ、蓄電装置１１０の電圧ＶＢ，電流ＩＢから算出されるＳＯＣ、およびＭＧ−ＥＣＵ３２０経由で伝達されるモータジェネレータ１４０，１４５の回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２（総称して「ＭＲＮ」とも称する。）に基づいて、モータジェネレータ１４０，１４５およびエンジン１６０の要求駆動力ＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲＥを演算するとともに、コンバータ１２０による昇圧電圧の目標値ＶＲを演算する。ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、演算された要求駆動力ＰＲ１，ＰＲ２および昇圧電圧目標値ＶＲをＭＧ−ＥＣＵ３２０へ出力する。また、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、エンジン１６０の要求駆動力ＰＲＥに基づいて、燃料噴射量および点火タイミング等の情報を含む制御信号ＤＲＶを生成し、エンジン１６０に出力する。

ＭＧ−ＥＣＵ３２０は、ＨＶ−ＥＣＵ３１０から要求駆動力ＰＲ１，ＰＲ２および昇圧電圧目標値ＶＲを受け、これらの情報に基づいて制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成して、ＰＣＵ１０５内のコンバータ１２０およびインバータ１３０，１３５を制御する。

ゲート遮断異常判定を行なうために、ＭＧ−ＥＣＵ３２０は、ＰＣＵ１０５内の電圧検出部１８０からのコモン電圧ＶＨ＋，ＶＨ−を受け、その情報をＨＶ−ＥＣＵ３１０へ出力する。

ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、ＭＧ−ＥＣＵ３２０からのコモン電圧ＶＨ＋，ＶＨ−を受け、その変動波形を図示しない記憶部に記憶する。ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、蓄電装置１１０、ＰＣＵ１０５およびモータジェネレータ１４０，１４５等からの異常信号ＦＬＴを受ける。なお、上記の異常信号ＦＬＴは、各機器によって判定された異常を示す信号には限られない。異常信号ＦＬＴには、たとえば、スイッチング素子や回転電機のコイルの温度のような、ＨＶ−ＥＣＵ３１０において異常状態を判定するために用いられる各機器の状態信号も含まれる。

ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、この異常信号ＦＬＴに基づいて、システムの停止が必要であると判断した場合には、インバータ１３０，１３５を遮断するための遮断指令ＳＤＮをＭＧ−ＥＣＵ３２０へ出力する。ＭＧ−ＥＣＵ３２０は、この遮断指令ＳＤＮに基づいて、インバータ１３０，１３５に含まれるスイッチング素子のゲートを遮断するような制御信号ＰＷＩ１，ＰＷ２を生成して、インバータ１３０，１３５に出力する。また、遮断指令ＳＤＮは、ＭＧ−ＥＣＵ３２０を経由してＰＣＵ１０５にも伝達されてもよく、その場合、インバータ１３０，１３５は、遮断指令ＳＤＮを受けると強制的にスイッチング素子をゲート遮断する。

このように、本実施の形態においては、ＨＶ−ＥＣＵ３１０で生成された遮断指令ＳＤＮは、ＭＧ−ＥＣＵ３２０を経由してＰＣＵ１０５のインバータ１３０，１３５へ伝達される。しかしながら、たとえば、ＭＧ−ＥＣＵ３２０に何らかの異常が生じて、適切に遮断指令ＳＤＮおよび遮断指令ＳＤＮに基づいて制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をインバータ１３０，１３５に出力できない場合や、インバータ１３０，１３５においてスイッチング素子の短絡異常などが生じている場合には、ＨＶ−ＥＣＵ３１０が適切に遮断指令ＳＤＮを出力していたとしても、ゲート遮断が行なわれない状態となり得る。

そのため、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、遮断指令ＳＤＮを出力している間のコモン電圧ＶＨ＋，ＶＨ−の変動波形を、上記記憶部に予め記憶された、正常にゲート遮断がされた状態でのコモン電圧の変動波形と比較し、これらの変動波形の一致の度合いに基づいて、インバータ１３０，１３５のゲート遮断が確実に行なわれているか否かを判定する。

インバータ１３０，１３５のゲート遮断が行なわれていない異常状態の場合には、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、ユーザに対して異常の発生を通知するとともに、たとえば、ＳＭＲ１１５を強制的に開放して、蓄電装置１１０からの電力を遮断するような処置を行なう。

図４は、本実施の形態において、ＨＶ−ＥＣＵ３１０で実行されるゲート遮断異常判定処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図４に示されるフローチャート中の各ステップについては、ＨＶ−ＥＣＵ３１０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。

図４を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、インバータ１３０，１３５に対して、ゲート遮断指令を出力しているか否かを判定する。

インバータ１３０，１３５のいずれか、あるいは双方にゲート遮断指令が出力されていない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、モータジェネレータ１４０，１４５の少なくとも一方が駆動されている可能性があるので、以降の処理がスキップされて処理は終了する。

インバータ１３０，１３５のいずれについてもゲート遮断指令が出力されている場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められて、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、ＭＧ−ＥＣＵ３２０を介して検出されたコモン電圧ＶＨ＋，ＶＨ−をモニタする。なお、コモン電圧のモニタは、ＶＨ＋，ＶＨ−双方であってもよいし、いずれか一方であってもよい。

そして、Ｓ１２０にて、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、検出されたコモン電圧の変動波形を、予め記憶されている正常時のコモン電圧の変動波形と比較し、正常時の変動波形と一致しているか否かを判定する。このとき、コモン電圧の変動波形はモータジェネレータの回転速度ＭＲＮに応じて変化するため、モータジェネレータの回転速度ＭＲＮに対応した正常時の変動波形と比較することが重要である。

検出されたコモン電圧の変動波形が正常時の変動波形と一致している場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、Ｓ１３０にてゲート遮断機能が正常であると判定する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、Ｓ１４０にて、この正常な状態が所定の時間継続しているか否かを判定する。

正常な状態であるが所定時間経過していない場合（Ｓ１４０にてＮＯ）は、処理がＳ１１０に戻されて、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、正常な状態が所定時間経過するまでコモン電圧のモニタを継続する。そして、正常な状態が所定時間経過した場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１５０に進められて、ＨＶ−ＥＣＵ３１０はゲート遮断機能が正常であることを確定して処理を終了する。

一方、Ｓ１２０におけるコモン電圧の比較において、検出されたコモン電圧の変動波形が正常時の変動波形と一致していない場合（Ｓ１２０にてＮＯ）は、処理がＳ１３５に進められて、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、ゲート遮断機能に異常が生じている可能性があると判定する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、Ｓ１４５にて、この異常な状態が所定の時間継続しているか否かを判定する。

異常な状態が所定時間継続していない場合（Ｓ１４５にてＮＯ）は、処理がＳ１１０に戻されて、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、コモン電圧のモニタを継続して、異常な状態が所定時間継続するか否かをさらに判定する（Ｓ１４５）。そして、異常な状態が所定時間継続した場合（Ｓ１４５にてＹＥＳ）は、処理がＳ１５５に進められて、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、ゲート遮断機能の異常判定がセンサのバラつき等による一過性のものではないとして、異常を確定して処理を終了する。なお、図４には示されていないが、Ｓ１５５にて異常が確定されると、図示しない通知装置などにより、ユーザに異常の発生が通知される。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、インバータのゲート遮断指令に対して適切にゲート遮断が行なわれているかを、インバータに流れる電流を用いることなく判定することが可能になる。これによって、出力トルクが小さい場合や、モータジェネレータの逆起電力の影響がある場合においても、ゲート遮断異常を適切に判定することが可能となる。

［車両の他の構成］
上記の説明においては、車両の駆動システムとして、エンジンおよびモータジェネレータからの駆動力を用いて、前輪（あるいは後輪）を駆動して走行する二輪駆動車を例として説明したが、本実施の形態のゲート遮断異常判定制御は、他の構成を有する車両についても適用可能である。

図５は、前輪に加えて、後輪についてもモータジェネレータを用いて駆動することが可能な四輪駆動方式の車両１００Ａの全体ブロック図である。図５においては、図１の構成に加えて、後輪１９５を駆動するためのインバータ１３６、モータジェネレータ１４６（ＭＧＲ）、および減速機構ＲＤ２が追加されている。図５において、図１と重複する要素の説明は繰り返さない。

図５を参照して、インバータ１３６は、コンバータ１２０に対して、インバータ１３０，１３５に並列に接続される。インバータ１３６は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩＲにより制御されて、モータジェネレータ１４６を駆動する。

モータジェネレータ１４６の出力軸は、減速機構ＲＤ２および駆動軸１７５を介して、後輪１９５に接続され、後輪１９５を駆動する。

このような構成においては、駆動力を停止する場合には、モータジェネレータ１４０，１４５に加えて、モータジェネレータ１４６を停止することが必要となる。そして、図４で説明したゲート遮断異常判定処理のステップＳ１００においては、インバータ１３０，１３５に加えてインバータ１３６についてもゲート遮断指令が出力されているか否かが判定される。そして、インバータ１３０，１３５，１３６のすべてのゲート遮断指令が出力されている場合に、検出されたコモン電圧の変動を、正常にゲート遮断されたときのコモン電圧の変動と比較することによって、ゲート遮断異常の有無が判定される。

また、図６は、エンジンが設けられない電気自動車１００Ｂの全体ブロック図である。図６においては、図１におけるインバータ１３０、モータジェネレータ１４０、動力分割機構１５０が削除され、モータジェネレータ１４５の駆動力のみで前輪１９０が駆動される構成となっている。

図６においては、対象となるインバータがインバータ１３５の１台であり、インバータ１３５のゲート遮断指令が出力されている場合のコモン電圧に基づいて、ゲート遮断異常の有無が判定される。

以上のような、四輪駆動車および電気自動車においても、本実施の形態のゲート遮断異常判定制御を適用することによって、ゲート遮断異常を適切に判定することができる。

なお、本実施の形態の「ＭＧ−ＥＣＵ３２０」および「ＨＶ−ＥＣＵ３１０」は、それぞれ本発明における「第１の制御部」および「第２の制御部」の一例である。

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。

１００，１００Ａ，１００Ｂ 車両、１１０ 蓄電装置、１１５ ＳＭＲ、１２０ コンバータ、１３０，１３５，１３６ インバータ、１３１ Ｕ相アーム、１３２ Ｖ相アーム、１３３ Ｗ相アーム、１４０，１４５，１４６ モータジェネレータ、１５０ 動力分割機構、１６０ エンジン、１７０，１７５ 駆動軸、１８０ 電圧検出部、１８１，１８２ 電圧センサ、１９０ 前輪、１９５ 後輪、２００，２０５ 回転速度センサ、３００ ＥＣＵ、３１０ ＨＶ−ＥＣＵ、３２０ ＭＧ−ＥＣＵ、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２ ダイオード、ＧＮＤ 基準電位、Ｌ１ リアクトル、ＮＬ１，ＰＬ１，ＰＬ２ 電力線、Ｑ１〜Ｑ８ スイッチング素子、ＲＤ１，ＲＤ２ 減速機構。

Claims (1)

1. 蓄電装置からの電力を用いて回転電機を駆動することによって走行が可能な車両であって、
   前記蓄電装置からの電圧を昇圧することが可能に構成されたコンバータと、
   スイッチング素子を含み、前記コンバータから供給される電力を用いて前記回転電機を駆動するように構成されたインバータと、
   前記コンバータと前記インバータとを結ぶ電力線について、基準電位に対する電位差を検出するように構成された検出部と、
   前記インバータを制御するための制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記インバータのスイッチングを制御するための第１の制御部と、
   前記インバータを停止させるためのゲート遮断指令を前記第１の制御部へ出力することが可能に構成された第２の制御部とを含み、
   前記第２の制御部は、前記第１の制御部へ前記ゲート遮断指令を出力している状態において生じる前記電位差の変動が、前記インバータが正常にゲート遮断された状態において生じ得る前記電位差の変動と異なる場合には、前記インバータのゲート遮断についての異常が生じていると判定する、車両。

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