JP4892991B2

JP4892991B2 - 電動機駆動装置およびそれを備えた車両

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Publication number: JP4892991B2
Application number: JP2006019341A
Authority: JP
Inventors: 英司北野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2026-01-27
Also published as: CN101370683B; EP1984202B1; WO2007086263A1; KR100973760B1; DE602007006632D1; KR20080087897A; JP2007202345A; EP1984202A1; US20090255744A1; CN101370683A; US8322475B2

Description

この発明は、電動機駆動装置およびそれを備えた車両に関し、特に、複数の電動機を駆動する電動機駆動装置およびそれを備えた車両に関する。

近年、従来のエンジンに加え、蓄電装置とインバータとインバータによって駆動される電動機とを動力源として搭載したハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）が大きく注目されている。

特開２００５−１３０６１５号公報（特許文献１）は、このようなハイブリッド自動車に搭載され、複数のモータジェネレータを駆動するモータ駆動装置を開示する。このモータ駆動装置は、直流電源と、コンデンサと、第１および第２のモータジェネレータをそれぞれ駆動する第１および第２のインバータと、制御装置とを備える。制御装置は、第１および第２のＡＮＤゲートと、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とを含む。

このモータ駆動装置においては、第１および第２のモータジェネレータがそれぞれ回生モードおよび力行モードにあるときに第１のモータジェネレータによる発電電力がしきい値を超えると、ＥＣＵは、第１のインバータの遮断を許可するための遮断許可信号を生成して第１のＡＮＤゲートへ出力する。第２のインバータは、過電流を検出すると、フェール信号を生成して第１のＡＮＤゲートへ出力する。第１のＡＮＤゲートは、ＥＣＵからの遮断許可信号と第２のインバータからのフェール信号との論理積を演算して遮断信号を第１のインバータへ出力する。

このモータ駆動装置によれば、第１のモータジェネレータによる発電電力が大きいときに第２のインバータからフェール信号が出力されると、第１のインバータが遮断されるので、第１および第２のインバータならびにコンデンサを過電圧破壊から保護することができる（特許文献１参照）。
特開２００５−１３０６１５号公報特開２００４−１５９４１２号公報特開平１１−２６２１０１号公報特開昭５９−１１７４９７号公報

上記のモータ駆動装置では、第１のモータジェネレータによる発電電力が大きいか否かをＥＣＵでソフト的に判定するため、演算処理の遅れによる電圧上昇が発生し得る。特に、回生電力が急激に上昇する場合には、大きな電圧上昇が発生する。このため、上記のモータ駆動装置では、この処理遅れを考慮したコンデンサのマージン（コンデンサ容量の余裕）を確保しておく必要があり、その分コンデンサが大型化する。

また、上記のモータ駆動装置では、第２のインバータからのフェール信号に応じて第１のインバータが遮断されると、第２のインバータが正常になるまで第１のインバータの遮断が解除されない。したがって、第２のインバータの異常時に第１のモータジェネレータを用いたリンプフォーム（柔軟な形式）を形成することができない。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、コンデンサのマージンを小さくすることができる電動機駆動装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、異常のインバータ以外のインバータに対応するモータジェネレータを用いたリンプフォームを形成可能な電動機駆動装置を提供することである。

さらに、この発明の別の目的は、コンデンサのマージンを小さくすることができる電動機駆動装置を備えた車両を提供することである。

また、さらに、この発明の別の目的は、異常のインバータ以外のインバータに対応するモータジェネレータを用いてリンプフォーム走行（退避走行）可能な車両を提供することである。

この発明によれば、電動機駆動装置は、ｎ（ｎは２以上の自然数）個の電動機を力行モードまたは回生モードで駆動する電動機駆動装置であって、直流電圧を平滑化する容量素子と、容量素子の両端に並列に接続され、各々が容量素子からの直流電圧に基づいて対応する電動機を駆動し、かつ、所定時にフェール信号を活性化して出力するｎ個の駆動装置と、ｎ個の駆動装置の各々からフェール信号を受け、その受けたｎ個のフェール信号に基づいて、ｎ個の駆動装置の遮断を許可するためのｎ個の遮断許可信号を生成する制御装置と、ｎ個の駆動装置に対応して設けられ、制御装置から受ける対応の遮断許可信号が活性化されているときに、対応する駆動装置以外のｎ−１個の駆動装置から受けるｎ−１個のフェール信号の少なくとも１つが活性化されると、対応する駆動装置の遮断を指示する遮断信号を対応する駆動装置へ出力するｎ個の遮断回路とを備える。制御装置は、ｎ個のフェール信号が非活性化されているとき、ｎ個の電動機の発電状態に拘わらず、ｎ個の遮断許可信号を活性化してｎ個の遮断回路へ出力する。

好ましくは、制御装置は、対応する遮断回路からの遮断信号に応じて駆動装置が遮断された後、所定の条件が成立すると、遮断された駆動装置に対応する遮断許可信号を非活性化する。

さらに好ましくは、所定の条件は、遮断された駆動装置に対応する電動機による退避運転が可能な場合を含む。

好ましくは、所定時は、対応する駆動装置に含まれる半導体素子に過電流が流れたときである。

また、この発明によれば、車両は、内燃機関と、ｎ（ｎは２以上の自然数）個の電動機と、上述の電動機駆動装置とを備える。ｎ個の電動機は、第１および第２のモータジェネレータを含む。ｎ個の駆動装置は、第１および第２のモータジェネレータをそれぞれ駆動する第１および第２のインバータを含む。ｎ個の遮断回路は、第１および第２のインバータにそれぞれ対応する第１および第２の遮断回路を含む。第１のモータジェネレータは、内燃機関の出力を用いて発電する。第２のモータジェネレータは、車両の駆動力を発生する。

好ましくは、制御装置は、第１の遮断回路からの遮断信号に応じて第１のインバータが遮断された後、第１のモータジェネレータおよび内燃機関による退避走行が可能であると判断すると、第１のインバータに対応する遮断許可信号を非活性化する。

この発明においては、制御装置は、ｎ個のフェール信号が非活性化されているとき、ｎ個の電動機の発電状態に拘わらずｎ個の遮断許可信号を活性化するので、ｎ個の遮断回路の各々は、対応する駆動装置以外のｎ−１個の駆動装置から受けるｎ−１個のフェール信号の少なくとも１つが活性化されると、対応する駆動装置の遮断を指示する遮断信号を即座に活性化して対応する駆動装置へ出力する。すなわち、この発明においては、フェール信号に応じて遮断信号を活性化する際に演算処理の遅れが発生しない。

したがって、この発明によれば、演算処理の遅れを考慮した容量素子のマージンを確保する必要がなく、容量素子のマージンを小さくすることができる。その結果、容量素子を小型化できる。

また、この発明においては、制御装置は、対応する遮断回路からの遮断信号に応じて駆動装置が遮断された後、所定の条件が成立すると、遮断された駆動装置に対応する遮断許可信号を非活性化するので、フェール信号を活性化した駆動装置が停止していても、その他の駆動装置が作動し得る。

したがって、この発明によれば、異常の駆動装置以外の駆動装置に対応する電動機を用いたリンプフォームを形成することができる。

また、この発明においては、制御装置は、第１の遮断回路からの遮断信号に応じて第１のインバータが遮断された後、第１のモータジェネレータおよび内燃機関による退避走行が可能であると判断すると、第１のインバータに対応する遮断許可信号を非活性化するので、フェール信号を活性化した第２のインバータが停止していても、第１のインバータが作動し得る。

したがって、この発明によれば、第２のインバータの異常時に第１のモータジェネレータおよび内燃機関を用いてリンプフォーム走行（退避走行）を行なうことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による車両の一例として示されるハイブリッド自動車の概略ブロック図である。図１を参照して、このハイブリッド自動車１００は、車輪ＦＷと、動力分割機構２と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを備える。また、ハイブリッド自動車１００は、蓄電装置Ｂと、コンデンサＣと、インバータ１０，２０と、電源ラインＰＬと、接地ラインＳＬと、電圧センサ６２と、電流センサ６４，６６とをさらに備える。さらに、ハイブリッド自動車１００は、ＡＮＤゲート３０，４０と、電子制御装置（Electronic Control Unit；以下「ＥＣＵ」とも称する。）５０とをさらに備える。

動力分割機構２は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに結合されてこれらの間で動力を分配する。たとえば、動力分割機構２としては、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン４およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空としてその中心にエンジン４のクランク軸を通すことで動力分割機構２にエンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを機械的に接続することができる。

なお、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示されない減速ギヤや作動ギヤによって車輪ＦＷに結合されている。また、動力分割機構２の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組込んでもよい。

そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン４によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン４の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド自動車１００に組込まれ、モータジェネレータＭＧ２は、駆動輪である車輪ＦＷを駆動する電動機としてハイブリッド自動車１００に組込まれる。

蓄電装置Ｂは、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。蓄電装置Ｂは、インバータ１０，２０へ直流電力を供給する。また、蓄電装置Ｂは、インバータ１０，２０から電源ラインＰＬへ出力される直流電力を受けて充電される。なお、蓄電装置Ｂとして、大容量のキャパシタを用いてもよい。

コンデンサＣは、電源ラインＰＬと接地ラインＳＬとの間の電圧変動を平滑化する。電圧センサ６２は、コンデンサＣの両端の電圧Ｖｍを検出し、その検出した電圧ＶｍをＥＣＵ５０へ出力する。

インバータ１０，２０は、それぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対応して設けられる。インバータ１０は、ＥＣＵ５０からの信号ＰＷＭ１に基づいてモータジェネレータＭＧ１を力行モードまたは回生モードで駆動する。また、インバータ１０は、モータジェネレータＭＧ１の故障等により過電流が流れると、ＡＮＤゲート４０およびＥＣＵ５０へ出力されるフェール信号ＦＥ１を活性化する。さらに、インバータ１０は、ＡＮＤゲート３０から受ける遮断信号ＤＷＮ１が活性化されると遮断される。

インバータ２０は、ＥＣＵ５０からの信号ＰＷＭ２に基づいてモータジェネレータＭＧ２を力行モードまたは回生モードで駆動する。また、インバータ２０は、モータジェネレータＭＧ２の故障等により過電流が流れると、ＡＮＤゲート３０およびＥＣＵ５０へ出力されるフェール信号ＦＥ２を活性化する。さらに、インバータ２０は、ＡＮＤゲート４０から受ける遮断信号ＤＷＮ２が活性化されると遮断される。

なお、インバータ１０，２０がそれぞれフェール信号ＦＥ１，ＦＥ２を生成する機構については後ほど説明する。

電流センサ６４は、モータジェネレータＭＧ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１をＥＣＵ５０へ出力する。電流センサ６６は、モータジェネレータＭＧ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２をＥＣＵ５０へ出力する。

ＡＮＤゲート３０は、インバータ２０からのフェール信号ＦＥ２とＥＣＵ５０からの遮断許可信号ＲＧ１との論理積を演算し、その演算結果を遮断信号ＤＷＮ１としてインバータ１０へ出力する。ＡＮＤゲート４０は、インバータ１０からのフェール信号ＦＥ１とＥＣＵ５０からの遮断許可信号ＲＧ２との論理積を演算し、その演算結果を遮断信号ＤＷＮ２としてインバータ２０へ出力する。

ＥＣＵ５０は、電圧センサ６２から電圧Ｖｍを受け、電流センサ６４，６６からそれぞれモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２を受ける。また、ＥＣＵ５０は、図示されない外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２を受ける。

そして、ＥＣＵ５０は、これらの信号に基づいて、後述する方法によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２をそれぞれインバータ１０，２０へ出力する。

さらに、ＥＣＵ５０は、インバータ１０，２０からそれぞれフェール信号ＦＥ１，ＦＥ２を受け、外部ＥＣＵからリンプフォーム信号ＬＩＭＰを受ける。そして、ＥＣＵ５０は、これらの信号に基づいて、後述する方法により、インバータ１０，２０の遮断をそれぞれ許可するための遮断許可信号ＲＧ１，ＲＧ２を生成し、その生成した遮断許可信号ＲＧ１，ＲＧ２をそれぞれＡＮＤゲート３０，４０へ出力する。

図２は、図１に示したインバータ１０の回路図である。なお、インバータ２０の回路構成もインバータ１０と同様であり、この図２では、インバータ１０の回路構成が代表的に示される。

図２を参照して、インバータ１０は、Ｕ相アーム１１と、Ｖ相アーム１２と、Ｗ相アーム１３と、ＯＲゲート１８とを含む。Ｕ相アーム１１、Ｖ相アーム１２およびＷ相アーム１３は、電源ラインＰＬと接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１１は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、駆動部Ｄｒ１，Ｄｒ２とから成る。ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬと接地ラインＳＬとの間に直列に接続される。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれＩＧＢＴＱ１，Ｑ２に逆並列に接続される。

駆動部Ｄｒ１は、ＩＧＢＴＱ１のコレクタ−エミッタ間の電流を分流するようにＩＧＢＴＱ１のエミッタに接続される。駆動部Ｄｒ１は、ｎｐｎ型トランジスタ１４，１５と、ｐｎｐ型トランジスタ１６と、抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、ドライブＩＣ１７とから成る。ｎｐｎ型トランジスタ１４は、抵抗Ｒ１と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。この場合、コレクタは抵抗Ｒ１に接続され、エミッタは接地ノードＧＮＤに接続される。そして、ベースは、ＩＧＢＴＱ１のコレクタ−エミッタ間の電流を分流するようにＩＧＢＴＱ１のエミッタに接続される。抵抗Ｒ１は、ノードＮ１とｎｐｎ型トランジスタ１４のコレクタとの間に接続される。ノードＮ１は、ＩＧＢＴＱ１のベースに接続される。

抵抗Ｒ２は、ｎｐｎ型トランジスタ１４のベースと接地ノードＧＮＤとの間に接続される。抵抗Ｒ３は、ノードＮ１とノードＮ２との間に接続される。ｎｐｎ型トランジスタ１５およびｐｎｐ型トランジスタ１６は、電源ノードＶｃと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。そして、ｎｐｎ型トランジスタ１５のコレクタは電源ノードＶｃに接続され、エミッタはｐｎｐ型トランジスタ１６のエミッタに接続される。また、ｐｎｐ型トランジスタ１６のコレクタは接地ノードＧＮＤに接続される。なお、ノードＮ２は、ｎｐｎ型トランジスタ１５とｐｎｐ型トランジスタ１６との接続点である。

ドライブＩＣ１７は、ポートＰ１〜Ｐ４を有する。ポートＰ１は、ｎｐｎ型トランジスタ１５およびｐｎｐ型トランジスタ１６のベースに接続される。ポートＰ２は、ｎｐｎ型トランジスタ１４のベースに接続される。ポートＰ３は、信号ｆｅ１をＯＲゲート１８へ出力する。ポートＰ４は、ＡＮＤゲート３０から遮断信号ＤＷＮ１を受け、ＥＣＵ５０から信号ＰＷＭ１を受ける。

ＩＧＢＴＱ１において過電流が生じると、ｎｐｎ型トランジスタ１４がオンされ、ＩＧＢＴＱ１のベース電圧が低下し、ＩＧＢＴＱ１は、コレクタ−エミッタ間に流れる電流を減少させる。一方、ドライブＩＣ１７は、ポートＰ２に過電流を受け、ポートＰ２に印加される電圧が所定のしきい値を超えると、ポートＰ１からＩＧＢＴＱ１をオフさせ、ポートＰ３から信号ｆｅ１を生成してＯＲゲート１８へ出力する。より具体的には、ドライブＩＣ１７は、ポートＰ１からｎｐｎ型トランジスタ１５およびｐｎｐ型トランジスタ１６のベースへ０Ｖの電圧を出力することにより、ノードＮ１における電圧を０Ｖに設定し、ＩＧＢＴＱ１をオフさせる。

また、ドライブＩＣ１７は、遮断信号ＤＷＮ１をポートＰ４に受けると、ポートＰ１からｎｐｎ型トランジスタ１５およびｐｎｐ型トランジスタ１６のベースへ０Ｖの電圧を出力し、ＩＧＢＴＱ１をオフさせる。さらに、ドライブＩＣ１７は、信号ＰＷＭ１を受けると、ポートＰ１からｎｐｎ型トランジスタ１５およびｐｎｐ型トランジスタ１６のベースへ所定の電圧を出力し、ＩＧＢＴＱ１を信号ＰＷＭ１に従ってスイッチングする。

駆動部Ｄｒ２〜Ｄｒ６は、ＩＧＢＴＱ２〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間の電流を分流するようにＩＧＢＴＱ２〜Ｑ６のエミッタにそれぞれ接続される。駆動部Ｄｒ２〜Ｄｒ６の各々は、駆動部Ｄｒ１と同じ構成から成る。そして、駆動部Ｄｒ２〜Ｄｒ６は、遮断信号ＤＷＮ１に基づいてそれぞれＩＧＢＴＱ２〜Ｑ６をオフさせ、信号ＰＷＭ１に基づいてそれぞれＩＧＢＴＱ２〜Ｑ６をスイッチング制御する。また、駆動部Ｄｒ２〜Ｄｒ６は、それぞれ、ＩＧＢＴＱ２〜Ｑ６の過電流を検出して信号ｆｅ２〜ｆｅ６を生成し、その生成した信号ｆｅ２〜ｆｅ６をＯＲゲート１８へ出力する。

ＯＲゲート１８は、駆動部Ｄｒ１〜Ｄｒ６から信号ｆｅ１〜ｆｅ６を受け、その受けた信号ｆｅ１〜ｆｅ６の論理和を演算してフェール信号ＦＥ１を生成する。そして、ＯＲゲート１８は、その生成したフェール信号ＦＥ１をＡＮＤゲート４０およびＥＣＵ５０へ出力する。

Ｕ，Ｖ，Ｗ各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ１のＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルに接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が共通接続される。そして、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２の中間点は、Ｕ相コイルの他端に接続され、ＩＧＢＴＱ３，Ｑ４の中間点は、Ｖ相コイルの他端に接続され、ＩＧＢＴＱ５，Ｑ６の中間点は、Ｗ相コイルの他端に接続される。

なお、インバータ２０においては、ＯＲゲート１８は、上述した方法によってフェール信号ＦＥ２を生成し、その生成したフェール信号ＦＥ２をＡＮＤゲート３０およびＥＣＵ５０へ出力する。

図３は、図１に示したＥＣＵ５０の機能ブロック図である。図３を参照して、ＥＣＵ５０は、モータ制御用相電圧演算部５０１，５０３と、ＰＷＭ信号変換部５０２，５０４と、遮断制御部５０５とを含む。

モータ制御用相電圧演算部５０１は、トルク指令値ＴＲ１、モータ電流ＭＣＲＴ１および電圧Ｖｍに基づいて、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルに印加する電圧指令を演算し、その演算した各相電圧指令をＰＷＭ信号変換部５０２へ出力する。ＰＷＭ信号変換部５０２は、モータ制御用相電圧演算部５０１から受ける各相電圧指令に基づいて、実際にインバータ１０の各ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６をオン／オフする信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ１０の各駆動部Ｄｒ１〜Ｄｒ６へ出力する。

これにより、インバータ１０の駆動部Ｄｒ１〜Ｄｒ６は、それぞれインバータ１０のＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６をスイッチング制御し、モータジェネレータＭＧ１が指令されたトルクを発生するようにモータジェネレータＭＧ１の各相コイルに流す電流を制御する。このようにして、モータジェネレータＭＧ１のモータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲ１に応じたモータトルクが発生する。

モータ制御用相電圧演算部５０３は、トルク指令値ＴＲ２、モータ電流ＭＣＲＴ２および電圧Ｖｍに基づいて、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルに印加する電圧指令を演算し、その演算した各相電圧指令をＰＷＭ信号変換部５０４へ出力する。ＰＷＭ信号変換部５０４は、モータ制御用相電圧演算部５０３から受ける各相電圧指令に基づいて、実際にインバータ２０の各ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６をオン／オフする信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ２０の各駆動部Ｄｒ１〜Ｄｒ６へ出力する。

このように、モータジェネレータＭＧ２においても、指令されたトルクを発生するように各相コイルに流す電流が制御され、トルク指令値ＴＲ２に応じたモータトルクが発生する。

遮断制御部５０５は、フェール信号ＦＥ１，ＦＥ２のいずれもが非活性化されているとき、すなわち、インバータ１０，２０のいずれも正常のときは、遮断許可信号ＲＧ１，ＲＧ２を常時活性化してそれぞれＡＮＤゲート３０，４０へ出力する。

また、遮断制御部５０５は、フェール信号ＦＥ２が活性化されているとき、すなわち、インバータ２０において異常が検出されているとき、外部ＥＣＵから受けるリンプフォーム信号ＬＩＭＰが活性化されると、インバータ１０に対応する遮断許可信号ＲＧ１を非活性化してＡＮＤゲート３０へ出力する。

なお、リンプフォーム信号ＬＩＭＰは、インバータ１０，２０のいずれか一方が遮断信号により停止しているときに対応するモータジェネレータを用いてリンプフォーム走行（退避走行）が可能である場合、活性化される信号である。リンプフォーム信号ＬＩＭＰは、外部ＥＣＵによりリンプフォーム可能な状態であるか否かを判断することにより生成してもよいし、リンプフォーム走行を許可するボタンを設けて運転者によりボタン操作されたときに活性化するなどしてもよい。

そして、遮断許可信号ＲＧ１が非活性化されると、ＡＮＤゲート３０は、遮断信号ＤＷＮ１を非活性化するので、インバータ１０の遮断状態が解除され、モータジェネレータＭＧ１が動作可能となる。これにより、たとえば、モータジェネレータＭＧ１を用いたエンジン４によるリンプフォーム走行、すなわち、動力分割機構２を利用してエンジン４の動力を車輪ＦＷへ伝達するエンジン直行走行が可能となる。

さらに、遮断制御部５０５は、フェール信号ＦＥ１が活性化されているとき、すなわち、インバータ１０において異常が検出されているとき、外部ＥＣＵから受けるリンプフォーム信号ＬＩＭＰが活性化されると、インバータ２０に対応する遮断許可信号ＲＧ２を非活性化してＡＮＤゲート４０へ出力する。そうすると、ＡＮＤゲート４０は、遮断信号ＤＷＮ２を非活性化するので、インバータ２０の遮断状態が解除され、モータジェネレータＭＧ２が動作可能となる。これにより、モータジェネレータＭＧ２のみを用いたリンプフォーム走行が可能となる。

図４は、図３に示した遮断制御部５０５の制御構造を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図４を参照して、遮断制御部５０５は、インバータ１０から受けるフェール信号ＦＥ１がＨ（論理ハイ）レベルであるか否かを判定する（ステップＳ１０）。遮断制御部５０５は、フェール信号ＦＥ１がＬ（論理ロー）レベルであると判定すると（ステップＳ１０においてＮＯ）、次いで、インバータ２０から受けるフェール信号ＦＥ２がＨレベルであるか否かを判定する（ステップＳ２０）。

遮断制御部５０５は、フェール信号ＦＥ２もＬレベルであると判定すると（ステップＳ２０においてＮＯ）、遮断許可信号ＲＧ１，ＲＧ２をＨレベルでそれぞれＡＮＤゲート３０，４０へ出力する（ステップＳ３０）。

ステップＳ２０においてフェール信号ＦＥ２がＨレベルであると判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、遮断制御部５０５は、リンプフォーム信号ＬＩＭＰに基づいて、モータジェネレータＭＧ１を用いたエンジン４によるリンプフォーム走行が可能か否かを判定する（ステップＳ４０）。そして、遮断制御部５０５は、リンプフォーム走行が可能と判定すると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、遮断許可信号ＲＧ１をＬレベルでＡＮＤゲート３０へ出力する（ステップＳ５０）。一方、リンプフォーム走行が可能でないとき（ステップＳ４０においてＮＯ）、遮断制御部５０５は、遮断許可信号ＲＧ１をＬレベルにすることなく、一連の処理を終了する。

ステップＳ１０においてフェール信号ＦＥ１がＨレベルであると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、遮断制御部５０５は、リンプフォーム信号ＬＩＭＰに基づいて、モータジェネレータＭＧ２のみを用いたリンプフォーム走行が可能か否かを判定する（ステップＳ６０）。そして、遮断制御部５０５は、リンプフォーム走行が可能と判定すると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、遮断許可信号ＲＧ２をＬレベルでＡＮＤゲート４０へ出力する（ステップＳ７０）。一方、リンプフォーム走行が可能でないとき（ステップＳ６０においてＮＯ）、遮断制御部５０５は、遮断許可信号ＲＧ２をＬレベルにすることなく、一連の処理を終了する。

再び図１を参照して、ハイブリッド自動車１００の全体動作について説明する。インバータ１０，２０は、蓄電装置Ｂから直流電力の供給を受ける。コンデンサＣは、電源ラインＰＬと接地ラインＳＬとの間の電圧を平滑化する。

ＥＣＵ５０は、電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ１およびモータ電流ＭＣＲＴ１に基づいて、上述した方法により信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ１０へ出力する。また、ＥＣＵ５０は、電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ２およびモータ電流ＭＣＲＴ２に基づいて、上述した方法により信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ２０へ出力する。

そうすると、インバータ１０は、コンデンサＣによって平滑化された蓄電装置Ｂからの直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ２０は、コンデンサＣによって平滑化された蓄電装置Ｂからの直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１によって指令されたトルクを発生し、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値ＴＲ２によって指令されたトルクを発生する。

モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構２を介してエンジン４に連結され、モータジェネレータＭＧ２は、動力分割機構２を介して車輪ＦＷに連結される。そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン４を始動し、または、エンジン４の出力を用いて発電する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車輪ＦＷを駆動し、または、ブレーキが踏まれたときの回生制動時に発電する。したがって、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン４の出力を用いて発電する回生モードで主に駆動され、モータジェネレータＭＧ２は、車輪ＦＷの駆動力を発生する力行モードで主に駆動される。

ここで、モータジェネレータＭＧ１が回生モードにあり、かつ、モータジェネレータＭＧ２が力行モードにあるときに、インバータ２０が過電流を検出してフェール信号ＦＥ２が活性化される場合を考える。

フェール信号ＦＥ２が活性化される前においては、ＥＣＵ５０は、モータジェネレータＭＧ１の発電電力の大きさに拘わらず、ＡＮＤゲート３０，４０へそれぞれ出力される遮断許可信号ＲＧ１，ＲＧ２をいずれも活性化している。

そして、フェール信号ＦＥ２が活性化されると、ＡＮＤゲート３０は、ＥＣＵ５０からの遮断許可信号ＲＧ１が活性化されているので、フェール信号ＦＥ２の活性化に応じて即座に遮断信号ＤＷＮ１を活性化する。したがって、インバータ１０は、フェール信号ＦＥ２の活性化に応じて即座に遮断される。

このように、力行モードにあるモータジェネレータＭＧ２が故障等により停止したとき、モータジェネレータＭＧ１を回生駆動しているインバータ１０がハード的に直ちに遮断される。

インバータ１０が遮断され、モータジェネレータＭＧ１が停止すると、モータジェネレータＭＧ１およびエンジン４を用いたリンプフォーム走行を実現することができない。そこで、この実施の形態１では、リンプフォーム信号ＬＩＭＰが活性化され、リンプフォーム可能状態になると、ＥＣＵ５０は、ＡＮＤゲート３０へ出力される遮断許可信号ＲＧ１を非活性化する。そうすると、ＡＮＤゲート３０は、遮断信号ＤＷＮ１を非活性化し、インバータ１０の遮断状態が解除される。これにより、インバータ１０が動作可能となり、モータジェネレータＭＧ１およびエンジン４を用いたリンプフォーム走行が可能となる。

なお、上記においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作モード（力行モードまたは回生モード）に拘わらず、一方のモータジェネレータに対応するインバータにおいてフェール信号が活性化されると他方のインバータを遮断するものとしたが、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作モードを判定し、力行モードにあるモータジェネレータに対応するインバータにおいてフェール信号が活性化され、かつ、他方のモータジェネレータが回生モードにあるときにその他方のモータジェネレータに対応するインバータを遮断するようにしてもよい。なお、モータジェネレータの動作モードは、トルク指令値およびモータ回転数の各々の符号に基づいて判定することができる。

以上のように、この実施の形態１においては、ＥＣＵ５０は、フェール信号ＦＥ１，ＦＥ２が非活性化されているとき、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発電状態に拘わらず遮断許可信号ＲＧ１，ＲＧ２を活性化する。そして、ＡＮＤゲート３０，４０の各々は、対応するインバータ以外のインバータから受けるフェール信号が活性化されると、遮断信号を即座に活性化して対応するインバータへ出力する。したがって、この実施の形態１によれば、演算処理の遅れを考慮したコンデンサＣのマージンを確保する必要がなく、コンデンサＣのマージンを小さくすることができる。その結果、コンデンサＣを小型化できる。

また、この実施の形態１においては、ＥＣＵ５０は、遮断信号に応じてインバータ１０，２０のいずれかが遮断された後、リンプフォーム走行が可能であれば、遮断されたインバータに対応する遮断許可信号を非活性化する。これにより、フェール信号を活性化したインバータが停止していても、他方のインバータは作動し得る。したがって、この実施の形態１によれば、異常のインバータ以外のインバータに対応するモータジェネレータを用いたリンプフォームを形成することができる。

［実施の形態２］
図５は、この発明の実施の形態２による車両の一例として示されるハイブリッド自動車の概略ブロック図である。図５を参照して、このハイブリッド自動車１００Ａは、図１に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１００の構成において、モータジェネレータＭＧ３、インバータ７０、ＡＮＤゲート８６、ＯＲゲート９６および電流センサ６８をさらに備え、ＥＣＵ５０に代えてＥＣＵ５０Ａを備える。また、ハイブリッド自動車１００Ａは、ＡＮＤゲート３０に代えてＡＮＤゲート８２およびＯＲゲート９２から成る回路を備え、ＡＮＤゲート４０に代えてＡＮＤゲート８４およびＯＲゲート９４から成る回路を備える。

モータジェネレータＭＧ３は、車輪ＲＷを駆動する電動機としてハイブリッド自動車１００Ａに組込まれる。なお、モータジェネレータＭＧ２によって駆動される車輪ＦＷは前輪であり、車輪ＲＷは後輪である。

インバータ７０は、モータジェネレータＭＧ３に対応して設けられ、インバータ１０，２０に並列に電源ラインＰＬおよび接地ラインＳＬに接続される。インバータ７０は、図２に示したインバータ１０と同じ構成から成る。したがって、インバータ７０は、ＥＣＵ５０Ａからの信号ＰＷＭ３に基づいてモータジェネレータＭＧ３を力行モードまたは回生モードで駆動する。また、インバータ７０は、モータジェネレータＭＧ３の故障等により過電流が流れると、フェール信号ＦＥ３を活性化する。さらに、インバータ７０は、ＡＮＤゲート８６から受ける遮断信号ＤＷＮ３が活性化されると遮断される。

ＯＲゲート９２は、フェール信号ＦＥ２，ＦＥ３の論理和を演算し、その演算結果をＡＮＤゲート８２へ出力する。ＡＮＤゲート８２は、ＯＲゲート９２の出力とＥＣＵ５０Ａからの遮断許可信号ＲＧ１との論理積を演算し、その演算結果を遮断信号ＤＷＮ１としてインバータ１０へ出力する。

ＯＲゲート９４は、フェール信号ＦＥ１，ＦＥ３の論理和を演算し、その演算結果をＡＮＤゲート８４へ出力する。ＡＮＤゲート８４は、ＯＲゲート９４の出力とＥＣＵ５０Ａからの遮断許可信号ＲＧ２との論理積を演算し、その演算結果を遮断信号ＤＷＮ２としてインバータ２０へ出力する。

ＯＲゲート９６は、フェール信号ＦＥ１，ＦＥ２の論理和を演算し、その演算結果をＡＮＤゲート８６へ出力する。ＡＮＤゲート８６は、ＯＲゲート９６の出力とＥＣＵ５０Ａからの遮断許可信号ＲＧ３との論理積を演算し、その演算結果を遮断信号ＤＷＮ３としてインバータ７０へ出力する。

電流センサ６８は、モータジェネレータＭＧ３に流れるモータ電流ＭＣＲＴ３を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ３をＥＣＵ５０Ａへ出力する。

ＥＣＵ５０Ａは、電圧センサ６２から電圧Ｖｍを受け、電流センサ６４，６６，６８からそれぞれモータ電流ＭＣＲＴ１〜ＭＣＲＴ３を受ける。また、ＥＣＵ５０Ａは、図示されない外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲ１〜ＴＲ３を受ける。

そして、ＥＣＵ５０Ａは、これらの各信号に基づいて、上述した方法によりモータジェネレータＭＧ１〜ＭＧ３をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭ３を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭ３をそれぞれインバータ１０，２０，７０へ出力する。

さらに、ＥＣＵ５０Ａは、インバータ１０，２０，７０からそれぞれフェール信号ＦＥ１〜ＦＥ３を受け、外部ＥＣＵからリンプフォーム信号ＬＩＭＰを受ける。そして、ＥＣＵ５０Ａは、これらの各信号に基づいて遮断許可信号ＲＧ１〜ＲＧ３を生成し、その生成した遮断許可信号ＲＧ１〜ＲＧ３をそれぞれＡＮＤゲート８２，８４，８６へ出力する。

より具体的には、ＥＣＵ５０Ａは、フェール信号ＦＥ１〜ＦＥ３のいずれもが非活性化されているとき、すなわち、インバータ１０，２０，７０のいずれも正常のときは、遮断許可信号ＲＧ１〜ＲＧ３を常時活性化してそれぞれＡＮＤゲート８２，８４，８６へ出力する。

また、さらに、ＥＣＵ５０Ａは、フェール信号ＦＥ１が活性化されているとき、すなわち、インバータ１０において異常が検出されているとき、リンプフォーム信号ＬＩＭＰが活性化されると、遮断許可信号ＲＧ２，ＲＧ３を非活性化してそれぞれＡＮＤゲート８４，８６へ出力する。そうすると、ＡＮＤゲート８４，８６は、それぞれ遮断信号ＤＷＮ２，ＤＷＮ３を非活性化するので、インバータ２０，７０の遮断状態が解除され、モータジェネレータＭＧ２，ＭＧ３が動作可能となる。これにより、モータジェネレータＭＧ２，ＭＧ３を用いたリンプフォーム走行が可能となる。

同様にして、ＥＣＵ５０Ａは、フェール信号ＦＥ２が活性化されているとき、リンプフォーム信号ＬＩＭＰが活性化されると、遮断許可信号ＲＧ１，ＲＧ３を非活性化してそれぞれＡＮＤゲート８２，８６へ出力し、フェール信号ＦＥ３が活性化されているとき、リンプフォーム信号ＬＩＭＰが活性化されると、遮断許可信号ＲＧ１，ＲＧ２を非活性化してそれぞれＡＮＤゲート８２，８４へ出力する。これにより、インバータ２０の異常時、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ３を用いたリンプフォーム走行が可能となり、インバータ７０の異常時、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を用いたリンプフォーム走行が可能となる。

なお、ＥＣＵ５０Ａのその他の構成は、実施の形態１におけるＥＣＵ５０と同じである。また、ハイブリッド自動車１００Ａのその他の構成は、実施の形態１によるハイブリッド自動車１００と同じである。

この実施の形態２においては、インバータ１０，２０，７０のいずれかにおいてフェール信号が活性化される前においては、ＥＣＵ５０Ａは、モータジェネレータＭＧ１〜ＭＧ３の発電状態に拘わらず、遮断許可信号ＲＧ１〜ＲＧ３を活性化している。したがって、フェール信号ＦＥ１〜ＦＥ３のいずれかが活性化されると、それに応じて、そのフェール信号を活性化したインバータ以外のインバータに対応する遮断信号が即座に活性化され、対応するインバータが即座に遮断される。

そして、リンプフォーム信号ＬＩＭＰが活性化され、リンプフォーム可能状態になると、ＥＣＵ５０Ａは、フェール信号を活性化したインバータ以外のインバータに対応する遮断許可信号を非活性化する。そうすると、それらのインバータに対応する遮断信号が非活性化され、それらのインバータの遮断状態が解除される。これにより、フェール信号を活性化したインバータ以外のインバータが動作可能となり、これらのインバータに対応するモータジェネレータを用いたリンプフォーム走行が可能となる。

なお、上記においては、モータジェネレータが３個の場合について説明したが、モータジェネレータの数が４個以上の場合、たとえば、エアコン用インバータがインバータ１０，２０，７０にさらに並列に接続されるような場合にも容易に拡張することができる。

以上のように、モータジェネレータが３個以上であっても、実施の形態１と同様に、演算処理の遅れを考慮したコンデンサＣのマージンを確保する必要がなく、コンデンサＣのマージンを小さくすることができる。また、実施の形態１と同様に、異常のインバータ以外のインバータに対応するモータジェネレータを用いたリンプフォームを形成することができる。

なお、上記の各実施の形態においては、この発明による車両の一例としてハイブリッド自動車の場合について説明したが、この発明は、電気自動車（Electric Vehicle）や燃料電池（Fuel Cell）を直流電源として搭載する燃料電池車などにも適用することができる。

なお、上記において、モータジェネレータＭＧ１〜ＭＧ３は、この発明における「ｎ個の電動機」に対応し、コンデンサＣは、この発明における「容量素子」に対応する。また、インバータ１０，２０，７０は、この発明における「ｎ個の駆動装置」に対応し、ＥＣＵ５０，５０Ａは、この発明における「制御装置」に対応する。さらに、ＡＮＤゲート３０，４０は、この発明における「ｎ個の遮断回路」に対応し、ＯＲゲート９２およびＡＮＤゲート８２から成る回路、ＯＲゲート９４およびＡＮＤゲート８４から成る回路、ならびにＯＲゲート９６およびＡＮＤゲート８６から成る回路も、この発明における「ｎ個の遮断回路」に対応する。

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、上記した実施の形態の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。

この発明の実施の形態１による車両の一例として示されるハイブリッド自動車の概略ブロック図である。図１に示すインバータの回路図である。図１に示すＥＣＵの機能ブロック図である。図３に示す遮断制御部の制御構造を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２による車両の一例として示されるハイブリッド自動車の概略ブロック図である。

符号の説明

２動力分割機構、４エンジン、１０，２０，７０インバータ、１１Ｕ相アーム、１２Ｖ相アーム、１３Ｗ相アーム、１４，１５ｎｐｎ型トランジスタ、１６ｐｎｐ型トランジスタ、１７ドライブＩＣ、１８，９２，９４，９６ＯＲゲート、３０，４０，８２，８４，８６ＡＮＤゲート、５０，５０ＡＥＣＵ、６２電圧センサ、６４，６６，６８電流センサ、１００，１００Ａハイブリッド自動車、５０１，５０３モータ制御用相電圧演算部、５０２，５０４ＰＷＭ信号変換部、５０５遮断制御部、ＦＷ，ＲＷ車輪、ＭＧ１〜ＭＧ３モータジェネレータ、Ｂ蓄電装置、Ｃコンデンサ、ＰＬ電源ライン、ＳＬ接地ライン、Ｑ１〜Ｑ６ＩＧＢＴ、Ｄ１〜Ｄ６ダイオード、Ｄｒ１〜Ｄｒ６駆動部、Ｒ１〜Ｒ３抵抗、Ｖｃ電源ノード、ＧＮＤ接地ノード、Ｎ１，Ｎ２ノード。

Claims

ｎ（ｎは２以上の自然数）個の電動機を力行モードまたは回生モードで駆動する電動機駆動装置であって、
直流電圧を平滑化する容量素子と、
前記ｎ個の電動機にそれぞれ対応して設けられ、前記容量素子の両端に互いに並列に接続されるｎ個の駆動装置と、
前記ｎ個の駆動装置にそれぞれ対応して設けられるｎ個の遮断回路と、
前記ｎ個の駆動装置に対してそれぞれ遮断を許可するためのｎ個の遮断許可信号を生成し、その生成されたｎ個の遮断許可信号をそれぞれ前記ｎ個の遮断回路へ出力する制御装置とを備え、
前記ｎ個の駆動装置の各々は、前記容量素子からの直流電圧に基づいて対応の電動機を駆動し、さらに、過電流が生じるとフェール信号を活性化して前記制御装置へ出力し、
前記制御装置は、前記ｎ個の駆動装置の各々から前記フェール信号を受け、その受けたｎ個のフェール信号に基づいて前記ｎ個の遮断許可信号を生成し、
前記ｎ個の遮断回路の各々は、前記制御装置から受ける遮断許可信号が活性化されている場合に、対応の駆動装置以外のｎ−１個の駆動装置から受けるｎ−１個の前記フェール信号の少なくとも１つが活性化されると、前記対応の駆動装置の遮断を指示する遮断信号を前記対応の駆動装置へ出力し、
前記制御装置は、前記ｎ個のフェール信号が非活性化されているとき、前記ｎ個の電動機の発電状態に拘わらず、前記ｎ個の遮断許可信号を活性化して前記ｎ個の遮断回路へそれぞれ出力する、電動機駆動装置。
前記制御装置は、前記遮断信号に応じて遮断された駆動装置に対応する電動機を用いた退避運転が可能であるとき、その遮断された駆動装置に対応する遮断回路へ出力される遮断許可信号を非活性化する、請求項１に記載の電動機駆動装置。
内燃機関と、
ｎ（ｎは２以上の自然数）個の電動機と、
請求項１に記載の電動機駆動装置とを備え、
前記ｎ個の電動機は、第１および第２のモータジェネレータを含み、
前記電動機駆動装置に含まれるｎ個の駆動装置は、前記第１および第２のモータジェネレータをそれぞれ駆動する第１および第２のインバータを含み、
前記電動機駆動装置に含まれるｎ個の遮断回路は、前記第１および第２のインバータにそれぞれ対応する第１および第２の遮断回路を含み、
前記第１のモータジェネレータは、前記内燃機関の出力を用いて発電し、
前記第２のモータジェネレータは、車両駆動力を発生する、車両。
前記電動機駆動装置に含まれる制御装置は、前記第１の遮断回路からの遮断信号に応じて前記第１のインバータが遮断された後、前記第１のモータジェネレータおよび前記内燃機関による退避走行が可能であると判断すると、前記第１のインバータに対応する遮断許可信号を非活性化する、請求項３に記載の車両。