JP4179381B2 - 電動車両 - Google Patents

Description

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。

近年、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車や電気自動車などの電動車両が注目されている。このような電動車両は、二次電池などからなる蓄電装置と、当該蓄電装置からの電力を受けて駆動力を発生可能な車両駆動用モータとしての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、発進時や加速時に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を電気エネルギに変換して蓄電装置に回収する。このように、モータジェネレータを車両の走行状態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での電力用半導体スイッチング素子のスイッチング制御によって、蓄電装置およびモータジェネレータの間での電力変換が可能な電力変換装置が搭載される。

このようなインバータ装置での電力用半導体スイッチング素子の故障発生に対処するために、たとえば特開２０００−３３３４６８号公報（以下、特許文献１）には、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」とも称する）であるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar transistor）により構成されたインバータ装置において、各ＩＧＢＴに過熱などの異常状態時に個別遮断するための素子保護部が設けられる。さらに、異常状態の種類に応じて、素子保護部が個別遮断（自己遮断）を実行するとともに異常信号を外部制御部に出力するモードと、個別遮断を実行することなく異常信号を外部制御部に出力するモードとを使い分ける構成とすることにより、素子保護機能の低下を抑制しつつ、使い勝手に優れたインバータ装置を提供することが開示されている。

一方、電動車両で車両駆動用のモータジェネレータを駆動制御するインバータ装置に短絡故障が発生した場合には、通常走行が不能な状態となり、場合によっては修理工場等へ向けて牽引されるケースが発生する。回転子に永久磁石を装着した永久磁石モータによりモータジェネレータが構成されていると、牽引走行時にロータ回転に伴い逆起電力が発生するので、この際の対処が問題となる。

この点について、特開平１０−２５７６０４号公報（以下、特許文献２）には、インバータ装置の短絡故障発生時に電動車両の牽引や重力による降坂時に走行モータの逆起電力により損傷が発生することを防止するための電気自動車の制御装置が開示される。具体的には、バッテリ等の電源とインバータ装置との間に接続されたメインコンタクタについて、走行モータ回転数が基準値以上であるときには電動車両が牽引中や重力による降坂中であると判断して、メインコンタクタをオフ状態に保持することによりコンタクタの損傷を未然に防止する制御構成が開示されている。

また、特開平８−３３１０３号公報（以下、特許文献３）には、電動車両が牽引されている牽引状態を検出したときに、モータ駆動手段を構成するインバータ装置に並列接続された平滑用コンデンサからの放電を制限する制御構成が開示されている。これにより、モータの回生電力が生じる牽引状態時に、平滑用コンデンサの放電回路の発熱を防止することが可能となる。

あるいは、特開２００６−８７１７５号公報（以下、特許文献４）には、モータ駆動回路などに短絡故障が発生している場合には、車両牽引を禁止する旨の指示を運転者に対して発生するとともに、ブレーキを作動させて牽引走行を不能とする車両制御装置が開示されている。
特開２０００−３３３４６８号公報 特開平１０−２５７６０４号公報 特開平８−３３１０３号公報 特開２００６−８７１７５号公報

上述のように、永久磁石型モータを車両駆動用モータとして搭載する電動車両では、牽引走行などにより駆動輪が回転すると、駆動輪連結された永久磁石型モータのロータが回転運動されて逆起電力が生じることにより、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短絡電流が発生する。特に、インバータ装置の一部の相のみでスイッチング素子の短絡故障が発生していると、短絡電流が特定相に集中して流れることから過大となって、さらなる機器損傷を発生させる可能性がある。

このようなインバータ装置およびモータジェネレータ間での短絡電流について、特許文献１〜３の構成では抑制を図ることができない。また、特許文献４によれば、短絡故障発生時に車両牽引を一律に禁止することにより、過大な短絡電流の発生による機器損傷の発生を防止できる一方で、運転者の利便性を低下させるという問題がある。

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後に牽引走行等によってモータジェネレータが回転しても、過大な短絡電流の発生を防止するインバータ制御を確実に実行することが可能な制御構成を有する電動車両を提供することである。

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、制御装置と、シフトポジション選択手段と、パーキングロック機構と、電源ポジション選択手段と、重複状態回避手段を備える。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。制御装置は、インバータ装置を制御する。シフトポジション選択手段は、少なくともパーキングポジションを含む複数のシフトポジションのうちの１つを運転者の操作に従って選択する。パーキングロック機構は、パーキングポジションの選択時に作動する。電源ポジション選択手段は、車両搭載機器のうちの給電対象となる機器群を定める複数の電源ポジションのうちの１つを運転者の操作に従って選択するように構成される。複数の電源ポジションは、制御装置による電力用半導体スイッチング素子の制御が可能である第１の電源ポジションと、制御が不能となる第２の電源ポジションとを含む。重複状態回避手段は、数の電力用半導体スイッチング素子のうちの一部に短絡故障が検知されているときに、第２の電源ポジションの選択、およびパーキングロック機構が非作動となるシフトポジションの選択が重複した状態を回避するように構成される。

上記電動車両によれば、通常走行が不能となるスイッチング素子の短絡故障発生時において、インバータ制御がオフされる電源ポジション（第２の電源ポジション）およびパーキングロック機構が非作動となって車輪回転可能なシフトポジション（すなわち、牽引走行可能なシフトポジション）が同時に選択されることを回避できる。これにより、短絡故障発生後に、代表的には牽引走行によって交流電動発電機の回転子が回転しても、残りの正常なスイッチング素子のオン・オフを制御可能な電源ポジション（第１の電源ポジション）が確実に選択されるので、特定相に短絡電流が集中しないような電流経路をインバータ装置内に形成するための短絡電流抑制を確実に行なうことができる。この結果、牽引走行時に交流電動発電機の逆起電力による過大な短絡電流が発生して、さらなる機器損傷を引き起こすことを防止できる。

好ましくは、複数の電力用半導体素子スイッチング素子は、インバータ装置を構成する複数相の上側アーム素子および下側アーム素子のそれぞれとして配置される。そして、制御装置は、短絡故障が検知されているときの牽引走行中には、複数相のうちの短絡故障が発生してない各相において、上側アーム素子および下側アーム素子のうちの、短絡故障が発生した電力用半導体スイッチング素子と同一側のアーム素子をオンさせる。

このような構成とすることにより、牽引走行時に交流電動発電機の逆起電力により生じる短絡電流をインバータ装置の各相に分流させるような電流経路を形成する短絡電流抑制制御を行なうことが可能となる。すなわち、リレー等の新たな制御機器を配置することなく、短絡故障発生時の牽引走行において過大な短絡電流が発生することを防止できる。

さらに好ましくは、電動車両は、第１の電源ポジションが選択され、かつ、シフトポジションとしてニュートラルポジションが選択されているときに、電動車両の車速が所定以上となると牽引走行中であることを認識する手段をさらに備える。

このような構成とすることにより、ニューラルポジション（Ｎポジション）の選択時に電動車両の車速が所定以上となったときに牽引走行中であることを認識して上記短絡電流抑制制御を実行することが可能となる。

また好ましくは、重複状態回避手段は、警告手段と、待機手段とを含む。警告手段は、パーキングロック機構が非作動となるシフトポジションの選択中に、第１の電源ポジションから第２の電源ポジションへの遷移を指示する操作がなされたときに、パーキングポジションの選択を促すように構成される。待機手段は、警告手段によりパーキングポジションの選択を促した後、実際にパーキングポジションが選択されるまで、電源ポジション選択手段による第１の電源ポジションから第２の電源ポジションへの遷移を待機させるように構成される。

このような構成とすることにより、パーキングロック機構が非作動、すなわち牽引走行可能であるシフトポジションの選択中に、インバータ制御をオフする第２の電源ポジションへの遷移操作がなされたときに、シフトポジションがパーキングポジションへ切換えられるまで、電源ポジションの遷移を待機させることができる。これにより、インバータ制御がオフされる電源ポジションおよび車輪回転可能（牽引走行可能）なシフトポジションが同時に選択されることを回避できる。

あるいは好ましくは、重複状態回避手段は、自動選択手段を含む。自動選択手段は、パーキングロック機構が非作動となるシフトポジションの選択中に、第１の電源ポジションから第２の電源ポジションへの遷移を指示する操作がなされたときに、自動的に電源ポジション選択手段にパーキングポジションを選択させるように構成される。

このような構成とすることにより、パーキングロック機構が非作動、すなわち車輪回転可能（牽引走行可能）であるシフトポジションの選択中に、インバータ制御をオフする第２の電源ポジションへの遷移操作がなされたときに、シフトポジションをパーキングポジションへ自動的に切換えることができる。したがって、インバータ制御がオフされる電源ポジションおよび牽引走行可能なシフトポジションが同時に選択されることを回避できる。

好ましくは、重複状態回避手段は、自動選択手段を含む。自動選択手段は、第２の電源ポジションの選択中にパーキングロック機構が非作動となるシフトポジションが選択されたときに、自動的に電源ポジション選択手段に第１の電源ポジションを選択させるように構成される。

このような構成とすることにより、インバータ制御をオフする第２の電源ポジションの選択中に、パーキングロック機構が非作動となるシフトポジションが選択されたときに、インバータ制御可能な第１の電源ポジションを自動的に設定することができる。したがって、インバータ制御がオフされる電源ポジションおよび車輪回転可能（牽引走行可能）なシフトポジションが同時に選択されることを回避できる。

また好ましくは、重複状態回避手段は、警告手段と、待機手段とを含む。警告手段は、第２の電源ポジションの選択中にパーキングポジションを解除するための操作がなされたときに、第１の電源ポジションの選択を促すように構成される。待機手段は、警告手段により第１の電源ポジションの選択を促した後、実際に第１の電源ポジションが選択されるまで、シフトポジション選択手段によるパーキングポジションの解除を待機させるように構成される。

このような構成とすることにより、インバータ制御をオフする第２の電源ポジションの選択中に、パーキングポジションを解除するための操作が行なわれたときに、インバータ制御をオンする第１の電源ポジションへの切換えが行なわれるまで、ポーキングポジションの解除を待機させることができる。これにより、インバータ制御がオフされる電源ポジションおよび車輪回転可能（牽引走行可能）なシフトポジションが同時に選択されることを回避できる。

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後に牽引走行等によってモータジェネレータが回転しても、過大な短絡電流の発生を防止するインバータ制御を確実に実行することが可能な制御構成を実現できる。

以下に、本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は同一符号を付してその詳細な説明は原則的に繰返さないものとする。

（電動車両の全体構成）
図１は、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１を参照して、この発明の実施の形態１に従う電動車両１００は、モータジェネレータＭＧ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。

電動車両１００は、電源装置ＰＳと、平滑コンデンサＣ２と、インバータ装置ＩＮＶと、モータジェネレータＭＧと、駆動輪１０４と、ディファレンシャルギア１０６と、駆動軸１０８とを含む。

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へ供給するように構成される。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。

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。

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。

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。

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に従って駆動制御回路ＤＣ１およびＤＣ２がスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のオン・オフを制御することによって、スイッチング動作が行なわれる。

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、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、もしくはＧＴＯ（Gate Turn Off thyristor）を用いてもよい。

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。

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。

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。

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１０１と、Ｖ相アーム回路１０２と、Ｗ相アーム回路１０３とを含む。

Ｕ相アーム回路１０１は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列接続された、上側アーム素子としてのスイッチング素子Ｑ１１および、下側アーム素子としてのスイッチング素子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１０１では、スイッチング指令ＰＷＭに従って、駆動制御回路ＤＣ１１およびＤＣ１２がスイッチング素子Ｑ１１およびＱ１２のオン・オフを制御することによって、スイッチング動作が行なわれる。スイチング動作により接続点Ｎ１に発生するＵ相電圧は、モータジェネレータＭＧへ供給される。

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。

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。

同様に、Ｖ相アーム回路１０２は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列接続された、上側アーム素子としてのスイッチング素子Ｑ２１および下側アーム素子としてのスイッチング素子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１０２は、接続点Ｎ２にＶ相電圧を発生してモータジェネレータＭＧへ供給する。

また同様に、Ｗ相アーム回路１０３は、主正線ＰＬと主負線ＮＬとの間に直列接続された、上側アーム素子としてのスイッチング素子Ｑ３１および下側アーム素子としてのスイッチング素子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１０３は、接続点Ｎ３にＷ相電圧を発生してモータジェネレータＭＧへ供給する。

なお、上述したスイッチング素子Ｑ１およびＱ２と同様に、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ３２には、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴおよびＧＴＯのいずれを用いてもよいが、本実施例では、一例として、ＩＧＢＴで構成される。

Ｖ相アーム回路１０２およびＷ相アーム回路１０３においても、駆動制御回路ＤＣ２１，ＤＣ２２，ＤＣ３１，ＤＣ３２が、スイッチング指令ＰＷＭに従ってスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２のオン・オフを制御する。なお、各駆動制御回路ＤＣ（ＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ１１〜ＤＣ３２を総括的に表記するもの）は、対応のスイッチング素子Ｑ（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ３２を総括的に表記するもの）の状態を検知可能に構成されており、故障発生時には故障検出信号ＦＳＧを出力する。故障検出信号ＦＳＧには、故障内容（短絡故障、開放故障の識別等）を示す情報も含まれる。故障検出信号ＦＳＧは、少なくともＭＧ−ＥＣＵ１１０へ伝達される。

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１０８およびディファレンシャルギア１０６を介して、駆動輪１０４を回転駆動する。すなわち、モータジェネレータＭＧは、駆動輪１０４との間で回転力を相互に伝達可能に構成されている。

また、図示しないエンジンの出力による駆動輪１０４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。

モータジェネレータＭＧは、代表的には三相永久磁石形同期電動機で構成される。すなわち、モータジェネレータの図示しないロータには、永久磁石が装着される。このため、ロータ回転に伴い、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。

再び図１を参照して、電動車両１００は、電流センサ１０７と、ＭＧ−ＥＣＵ（Electrical Control Unit）１１０と、車輪速度センサ１１１と、スマートＥＣＵ１１２と、イモビライザーＥＣＵ１１４と、送受信アンテナ１１３，１１５と、パワースイッチ１１８と、電源ＥＣＵ１２０と、シフトレバー１３０と、Ｐポジションスイッチ１３５と、電動車両１００の全体動作を統括制御するＨＶ−ＥＣＵ１５０とをさらに含む。各ＥＣＵ間は互いに信号、データの授受が可能となるように通信経路により接続されている。なお、本実施の形態で別個のＥＣＵとして例示した各ＥＣＵについては、適宜、複数のＥＣＵの機能を単一のＥＣＵにより統合することも可能である。たとえば、ＭＧ−ＥＣＵ１１０およびＨＶ−ＥＣ１５０の機能を統合して単一のＥＣＵにより構成してもよい。

電流センサ１０７は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のうちの少なくとも２相に対応して設けられる。電流センサ１０７が検出した相電流は、ＭＧ−ＥＣＵ１１０へ入力される。

電流センサ１０７を非配置とした相の電流についても、相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの瞬時値の総和が零と成ることから、ＭＧ−ＥＣＵ１１０での演算により求めることができる。たとえば、図１において、Ｉｗ＝−（Ｉｕ＋Ｉｖ）の演算により求めることができる。なお、信頼性を向上するために、各相に対応して電流センサ１０７を設けてもよい。

ＭＧ−ＥＣＵ１１０は、電源ＥＣＵ１２０により設定される電源ポジションに応じて作動し、その作動時には、予め格納されたプログラムを実行することで、モータジェネレータＭＧがＨＶ−ＥＣＵ１５０からの動作指令（トルク指令値、回転数指令値等）に従って動作するように、主にコンバータ部ＣＯＮＶおよびインバータ装置ＩＮＶを制御する。具体的には、ＭＧ−ＥＣＵ１１０は、電流センサ１０７により検出された各相電流、図示しない回転角センサにより検出されたモータジェネレータＭＧのロータ回転角に基づき、コンバータ部ＣＯＮＶおよびインバータ装置ＩＮＶのスイッチング動作、すなわち各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ３２のオン・オフを制御するスイッチング指令ＰＷＣ，ＰＷＭを生成する。

ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、電源ＥＣＵ１２０により設定される電源ポジションに応じて作動し、その作動時には、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、ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、運転者の操作に従って、電動車両１００が所望の運転状態とするための車両全体統括制御の一環として、モータジェネレータＭＧの動作指令を生成する。

車輪速度センサ１１１は、駆動輪１０４の車輪速度を検出し、その検出結果を回転数ＷＲＮとしてＨＶ−ＥＣＵ１１０へ出力する。なお、一例として、車輪速度センサ１１１は、駆動輪１０４の回転軸に取り付けられた歯車状のロータ部材によって生じる磁束変化に基づいて、車輪速度を検出する。

パワースイッチ１１８は、運転者用シート前方のインストルメントパネルなどに配置され、電動車両１００の始動操作に用いられる。パワースイッチ１１８は、運転者によって操作（押圧）されると、操作信号ＰＳＷＯＮを電源ＥＣＵ１２０へ出力する。

電源ＥＣＵ１２０は、パワースイッチ１１８の操作信号ＰＳＷＯＮおよびブレーキペダル（図示せず）の操作信号ＢＲＫに応じて、車両搭載機器のうちの給電対象となる機器群を定める電源ポジションを設定する。電源ポジションの設定については、後程詳細に説明する。概略的には、運転者は、キー１１６を所定のスロットに差込んだ後に、パワースイッチ１１８を押圧することで、電源ＥＣＵ１２０による電源ポジションの設定を、電源ＯＦＦ状態から解除して電源ポジションを遷移させることにより電動車両１００を運転可能な状態とする。

イモビライザーＥＣＵ１１４は、送受信アンテナ１１５を介して、運転者が保有するキー１１６と無線通信を可能に構成され、キー１１６が格納するＩＤコードと自身の格納するＩＤコードとを照合し、両者が一致した場合にのみ、電源ＥＣＵ１２０による電源ＯＦＦ状態の解除を許可する。

なお、本実施の形態による電動車両１００では、インバータ装置ＩＮＶを構成する各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ３２に短絡故障が発生したことを、各駆動制御回路ＤＣからの故障検出信号ＦＳＧにより検知できる。あるいは、ＭＧ−ＥＣＵ１１０により、電流センサ１０７によって検出される相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの大きさと、スイッチング指令ＰＷＭの各モードにおいて流れるべき相電流との比較に基づいて、インバータ装置ＩＮＶを構成する各スイッチング素子について短絡故障の発生を検知することも可能である。これらの手法により、ＭＧ−ＥＣＵ１１０およびＨＶ−ＥＣＵ１５０は、インバータ装置ＩＮＶを構成する各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ３２について、短絡故障発生の検知および短絡故障中のスイチング素子の認識が可能である。さらに、正常なインバータ制御が可能な電源ポジションが電源ＥＣＵ１２０により選択されていれば、残りの正常なスイッチング素子については、ＭＧ−ＥＣＵ１１０からのスイッチング指令ＰＷＭにより、オン・オフを制御することができる。

（電源ポジションの設定）
ここで、電源ＥＣＵ１２０による電源ポジションの設定について説明する。

図２を参照して、電源ポジション選択部１２５は、電源ＥＣＵ１２０のソフトウェア処理またはハードウェア処理によって実現される機能ブロックに相当し、図１に示したパワースイッチの操作信号ＰＳＷＯＮおよびブレーキペダル（図示せず）の操作信号ＢＲＫに応じて、複数の電源ポジションのうちから１つの電源ポジションを選択して設定する。電源ポジション選択部１２５は、設定した電源ポジションに従ってリレー選択信号ＡＣＣＤ，ＩＧ１Ｄ，ＩＧ２Ｄを設定することによって、リレーコイル１２１ａ〜１２３ａの通電制御により車両搭載機器群への給電を制御するリレー１２１ｂ〜１２３ｂのオン・オフを制御する。

図３を参照して、電源ポジションには、ＯＦＦポジション２００、ＡＣＣ（アクセサリー）ポジション２０２、ＩＧ−ＯＮポジション２０４、ＨＶ起動ポジション２０６およびＲｅａｄｙ−ＯＮポジション２０８が存在する。

ＯＦＦポジション２００は、電源ＯＦＦ状態に相当し、この電源ポジションでは、車両搭載の各機器への電源供給が遮断される。ＡＣＣポジション２０２では、オーディオ類やエアコン等のアクセサリー機器に対して給電される。ＩＧ−ＯＮポジション２０４では、さらに、車両走行に必要な機器類に対しても給電される。さらに、ＨＶ起動ポジション２０６が選択されると、電動車両１００を走行可能な状態とするようにシステムが起動される。システムの起動後にはシステムチェックが実行され、走行条件が成立するとＲｅａｄｙ-ＯＮポジション２０８へ移行する。これにより、電動車両１００は、アクセルペダルの操作に応じて走行可能な状態となる。

Ｒｅａｄｙ-ＯＮポジション２０８では、図１に示したシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２がオンされ、かつ、コンバータ部ＣＯＮＶおよびインバータ装置ＩＮＶの制御が実行可能な状態となっている。したがって、本実施の形態では、Ｒｅａｄｙ-ＯＮポジション２０８が、インバータ制御可能な「第１の電源ポジション」に対応し、その他の電源ポジションがインバータ制御不能な「第２の電源ポジション」に対応する。以下では、Ｒｅａｄｙ-ＯＮポジション２０８以外の電源ポジションを総括的に「Ｒｅａｄｙ-ＯＦＦポジション」とも称することとする。

電源ポジションは、ブレーキペダル操作を伴わずにパワースイッチ１１８（図１）が操作（押圧）されるごとに、矢印２１０に示すように、ＯＦＦポジション２００、ＡＣＣポジション２０２、ＩＧ−ＯＮポジション２０４の順に遷移する。

また、矢印２２０に示すように、ＯＦＦポジション２００、ＡＣＣポジション２０２あるいはＩＧ−ＯＮポジション２０４において、ブレーキペダルを踏みながらパワースイッチ１１８を操作することにより、電源ポジションは、ＨＶ起動ポジション２０６へ遷移する。

ＯＦＦポジション２００、あるいはＡＣＣポジション２０２からも、ＨＶ起動ポジション２０６へ遷移する。

一方、ＩＧ−ＯＮポジション２０４、ＨＶ起動ポジション２０６あるいはＲｅａｄｙ−ＯＮポジション２０８にて、パワースイッチ１１８を操作した場合には、点線矢印２３０で示すように、電源ポジションはＯＦＦポジション２００へ遷移される。すなわち、Ｒｅａｄｙ−ＯＮポジション２０８にて、運転者がパワースイッチ１１８を操作することにより、Ｒｅａｄｙ-ＯＦＦポジションへの遷移要求（Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ要求）がなされる。

再び図２を参照して、電源ポジション選択部１２５は、ＯＦＦポジション２００のときには、リレー制御信号ＩＧ１ｄ，ＡＣＣＤ，ＩＧ２ｄの各々をオフする。これにより、リレーコイル１２１ａ〜１２３ａのいずれにも通電されないため、各リレー１２１ｂ〜１２３ｂはオフされる。したがって、各車両搭載機器への電源電圧Ｖｃの供給は遮断される。

ＡＣＣポジション選択時には、電源ポジション選択部１２５は、リレー制御信号ＡＣＣＤをオンし、ＩＧ１ｄ，ＩＧ２ｄをオフする。これにより、リレーコイル１２１ａの通電によりリレー１２１ｂがオンされる一方で、リレー１２２ｂ、１２３ｂはオフされる。これにより、アーディオ類、室内灯、エアコン等のアクセサリー機器（機器群１）への給電が開始される。

さらに、ＩＧ−ＯＮポジション選択時には、リレー制御信号ＡＣＣＤに加えてＩＧ１ｄがオンされる。これにより、リレー１２１ｂ，１２２ｂがオンされて、機器群１に加え、車両走行に必要な機器群２に対しても電源電圧Ｖｃが供給される。さらに、ＨＶ起動ポジション２０６が選択されると、リレー制御信号ＡＣＣＤ，ＩＧ１ｄ，ＩＧ２ｄの各々がオンされて、リレー１２１ｂ〜１２３ｂの各々がオンされる。リレー１２３ｂのオンによる機器群３への給電に応答して、電動車両１００を走行可能な状態とするようにシステムが起動される。

（シフトポジションの設定）
次に、電動車両１００でのシフトポジションの選択について説明する。

図４を参照して、運転者は、シフトレバー１３０の操作により、リバースポジション（Ｒポジション）、ニューラルポジション（Ｎポジション）、ドライブポジション（Ｄポジション）およびブレーキポジション（Ｂポジション）のいずれかを選択できる。また、ワンタッチ操作でパーキングポジション（Ｐポジション）を選択するためのＰポジションスイッチ１３５の操作（押圧）により、Ｐポジションを選択できる。

ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、各種センサにより検知される車両情報ならびに、シフトレバー１３０およびＰポジションスイッチ１３５の操作信号が入力される。

ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、牽引走行保護部１６０およびシフトポジション選択部１７０を含む。この牽引走行保護部１６０およびシフトポジション選択部１７０は、ＨＶ−ＥＣＵ１５０のソフトウェア処理またはハードウェア処理によって実現される機能ブロックに相当する。

シフトポジション選択部１７０は、シフトレバー１３０の操作信号およびＰポジションスイッチ１３５の操作信号に応じて、Ｐポジション、Ｂポジション、Ｒポジション、ＮポジションおよびＤポジションのうちの１つをシフトポジションとして選択する。

メータパネル３００には、選択されたシフトポジションを示すシフトポジション信号ＳＳＰに従って現在のシフトポジションが表示される。また、ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、Ｐポジションの選択時には、Ｐポジション選択信号ＩＳＰをトランスミッション制御部１５５へ出力する。

モータジェネレータＭＧを含むトランクアクスル４００には、Ｐポジション選択時にパーキングロック機構４１０が設けられる。パーキングロック機構４１０には、代表的にはモータで構成されるアクチュエータが配置される。トランスミッション制御部１５５は、アクチュエータからの回転角センサ信号に応じて、パーキングロック機構４１０の作動／非作動を制御する。

トランスミッション制御部１５５は、Ｐポジション選択信号ＩＳＰに応答して、パーキングロック機構を作動させるように、パーキングロック機構４１０に作動指示（ロック指示）を与える。さらに、トランスミッション制御部１５５は、Ｐポジションスイッチ１３５に対して、Ｐポジション選択中を示す点灯要求を出力する。

さらに、トランスミッション制御部１５５は、パーキングロック機構が作動状態となったことを示すＰポジション状態信号ＦＰＰを発生する。Ｐポジション状態信号ＦＰＰは、電源ＥＣＵ１２０およびＨＶ−ＥＣＵ１５０に入力される。

牽引走行保護部１６０は、インバータ装置ＩＮＶの一部のスイッチング素子に短絡故障が発生した場合に、不適切な電源ポジションが選択されたままで牽引されることを回避するために、電源ポジションおよびシフトポジションを制御する。牽引走行保護部１６０
の動作については後ほど詳細に説明する。

また、ＨＶ−ＥＣＵ１５０からの制御指示に応答して、表示パネル部３１０に運転者に対する警告メッセージ３１５を出力することが可能である。なお、警告メッセージの態様については、文字表示に限定されず、音声等によって運転者に発する構成とすることも可能である。

（短絡故障発生後の処理）
次に、インバータ装置ＩＮＶの一部のスイッチング素子に短絡故障が発生した場合の処理について説明する。

図５を参照して、牽引などにより電動車両１００の駆動輪１０４（図１）が回転すると、駆動輪１０４と機械的に連結されたモータジェネレータＭＧのロータが回転運動する。このロータの回転運動に伴う永久磁石９５の回転移動より、ステータ側の各相コイルと鎖交する磁束に時間的な変化が生じる。この磁束の時間的な変化により、モータジェネレータＭＧには逆起電力が発生する。なお、上記のような短絡電流の問題は、典型的には牽引走行時に発生する。したがって、以下では、インバータ素子の短絡故障時におけるモータ回転に伴う短絡電流を抑制するための制御構成について、牽引走行時の短絡電流の抑制制御（牽引走行保護制御）として説明する。

ここで、Ｗ相アーム回路１０３のスイッチング素子Ｑ３２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１０１と、モータジェネレータＭＧと、Ｗ相アーム回路１０３とを含む電流経路（短絡経路）に短絡電流Ｉｓ１が流れる。すなわち、Ｕ相アーム回路１０１の逆並列ダイオードＤ１２は、主負線ＮＬ側から主正線ＰＬ側に向けた電流の流れを許容するので、接続点Ｎ１を介して、主負線ＮＬからＵ相供給線ＬＮ１へ電流が流れ得る。また、スイッチング素子Ｑ３２は短絡状態にあるので、接続点Ｎ３を介して、Ｗ相供給線ＬＮ３から主負線ＮＬへ短絡電流が流れ得る。その結果、短絡電流Ｉｓ１は、主負線ＮＬ、ダイオードＤ１２、接続点Ｎ１、Ｕ相供給線ＬＮ１、モータジェネレータＭＧのＵ相コイル、モータジェネレータＭＧのＷ相コイル、Ｗ相供給線ＬＮ３、接続点Ｎ３、スイッチング素子Ｑ３２、および主負線ＮＬの順に流れることになる。

同様に、Ｖ相アーム回路１０２と、モータジェネレータＭＧと、Ｗ相アーム回路１０３とを含む電流経路に短絡電流Ｉｓ２が流れる。すなわち、短絡電流Ｉｓ２は、主負線ＮＬ、ダイオードＤ２２、接続点Ｎ２、Ｖ相供給線ＬＮ２、モータジェネレータＭＧのＶ相コイル、モータジェネレータＭＧのＷ相コイル、Ｗ相供給線ＬＮ３、接続点Ｎ３、スイッチング素子Ｑ３２、および主負線ＮＬの順に流れることになる。

したがって、スイッチング素子Ｑ３２には、短絡電流Ｉｓ１と短絡電流Ｉｓ２との合計電流が流れることになる。

このような状態で電動車両１００が比較的長時間にわたり牽引されると、過大な短絡電流が継続的に流れることにより、モータジェネレータＭＧの各相コイルや、短絡経路に存在するダイオード、インバータ装置ＩＮＶとモータジェネレータＭＧとを接続する供給線（たとえば、ワイヤーハーネス）などが損傷を受け得る。したがって、牽引走行を可能とするためには、このような状況での短絡電流を抑制する必要がある。

したがって、本実施の形態の形態による電動車両では、短絡故障発生後の牽引走行時には、インバータ装置ＩＮＶの残りの正常なスイッチング素子のオン・オフを適切に制御することによる短絡電流抑制制御を実行する。たとえば、短絡故障の発生が、インバータ装置ＩＮＶの上側アーム素子あるいは下側アーム素子の一方のみ、すなわち片側アームのみに止まるときには、各相において、短絡故障が発生したのと同一側のアーム素子をＭＧ−ＥＣＵ１１０からのスイッチング指令ＰＷＭよりオンさせることにより、短絡電流抑制制御が実行される。

具体的には、短絡故障したスイッチ素子Ｑ３２（下側アーム素子）と同一側の各相アーム素子、すなわちＵ相の下側アーム素子Ｑ１２およびＶ相の下側アーム素子Ｑ２２を、ＭＧ−ＥＣＵ１１０の制御によりオンさせることにより、牽引走行の際の逆起電力により発生する短絡電流は、各相、すなわち、スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ２２，Ｑ３２を分流して流れるようになるので、各相の短絡電流が低減されて上記のような機器損傷を回避して牽引走行を行なうことが可能となる。なお、上側アーム素子で短絡故障が発生している場合には、短絡故障が発生しない他の相の上側アーム素子についてもＭＧ−ＥＣＵ１１０による制御によってオンさせることによって、同様の短絡電流抑制制御を行なうことが可能となる。

しかしながら、このような短絡電流抑制制御を行なうためには、牽引走行時にＭＧ−ＥＣＵ１１０による各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ３２のオン・オフ制御、すなわちインバータ制御が可能な状態となっていることが必要である。したがって、本実施の形態による電動車両では、インバータ装置ＩＮＶでの短絡故障発生後には、Ｒｅａｄｙ−ＯＮポジション以外の電源ポジションが選択された状態で牽引走行が実行されることを回避するために、以下のような牽引走行保護制御を実行する。

図６〜図９は、本発明の実施の形態に従う電動車両での短絡故障発生時の牽引走行保護制御を説明するフローチャートである。図６〜図９に示すフローチャートに従う制御処理は、たとえばＨＶ−ＥＣＵ１５０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り実現される。これらの制御処理は、図４に示した牽引走行保護部１６０の機能に相当する。

図６を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１００により、インバータ装置ＩＮＶの１相あるいは２相の片側アームのみで、スイッチング素子の短絡故障が検知されているかどうかを判定する。ステップＳ１１０での判定は、上述した、駆動制御回路ＤＣからこれまでに送出された故障検出信号ＦＳＧ、あるいは、電流センサ１０７により検出された相電流値に基づくＭＧ−ＥＣＵ１１０による短絡故障検出結果に従って実行できる。

ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１００のＮＯ判定時、すなわち全スイッチング素子とも正常である場合、あるいは、上記以外のパターンで短絡故障が発生している場合には、以下に説明する牽引走行保護制御は不要であるため、以降の処理を行なうことなくプログラムは終了される。

ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１００のＹＥＳ判定時には、ステップＳ１１０より、Ｒｅａｄｙ−ＯＮポジションからＲｅａｄｙ-ＯＦＦポジションへの遷移要求（Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ要求）が発生したかどうかを判定する。すなわち、Ｒｅａｄｙ−ＯＮポジションの選択中にパワースイッチ１１８が操作されたときに、ステップＳ１１０はＹＥＳ判定とされ、それ以外のときＮＯ判定とされる。

ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１１０のＹＥＳ判定時、すなわち、Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ要求時には、ステップＳ１２０により、現在のシフトポジションがＰポジションであるかどうかを判定する。

そして、Ｐポジションの非選択時（ステップＳ１２０のＮＯ判定時）には、ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１３０により、シフトポジションの選択を自動的にＰポジションに切換えた上で、ステップＳ１５０により、電源ポジションをＲｅａｄｙ−ＯＦＦポジションへ切換えるように電源ＥＣＵ１２０へ指示する。これにより、図３に示した遷移図に従い、電源ポジションは、Ｒｅａｄｙ−ＯＮポジションからＲｅａｄｙ−ＯＦＦポジションへ遷移する。

一方、Ｐポジションの選択時（ステップＳ１２０のＹＥＳ判定時）には、ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、そのままステップＳ１５０により、電源ポジションをＲｅａｄｙ−ＯＦＦポジションへ切換えるように電源ＥＣＵ１２０へ指示する。

これにより、パーキングロック機構が非作動、すなわち牽引走行可能であるシフトポジションの選択中に、インバータ制御をオフする電源ポジションへの遷移操作がなされたときに、シフトポジションをＰポジションへ自動的に切換えることができる。

あるいは、図７に示すように、図６でのステップＳ１２０のＮＯ判定時に、ステップＳ１３０に代えて、ステップＳ１４０およびステップＳ１４５を実行する制御構成としてもよい。

ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１４０では、運転者に対して、Ｐポジション選択を促す警告を出力する。たとえば、図４に示した警告メッセージ３１５により、このような警告を出力できる。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１４５では、Ｒｅａｄｙ−ＯＮポジションを維持して、Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦを待機させるように電源ＥＣＵ１２０へ指示する。そして、警告メッセージ３１５に応答した運転者によるＰポジションスイッチ１３５の操作により、シフトポジションがＰポジションへ切換えられるまでの間は、ステップＳ１２０がＮＯ判定とされて、ステップＳ１４０およびＳ１４５が継続的に実行される。

このような制御構成とすることにより、パーキングロック機構が非作動であるシフトポジションの選択中に、インバータ制御をオフする電源ポジションへの遷移操作がなされたときに、シフトポジションがＰポジションへ切換えられるまで、電源ポジションの遷移を待機させることができる。

このように、図６あるいは図７に示した制御により、インバータ制御がオフされて上述の短絡電流抑制制御を実行不能な状態にて、Ｐポジション以外のシフトポジションが選択されて牽引走行が行なわれることを回避できる。

次に、ステップＳ１１０のＮＯ判定時およびステップＳ１５０後での処理について、図８および図９で説明する。

図８を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１６０により、パーキングロックが解除されるシフトポジションが運転者により選択されているかどうかが判定される。代表的には、ステップＳ１６０では、パーキングロックを解除して牽引走行を行なう際に選択されるＮポジションの選択中であるかどうかを判定する。ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１６０のＮＯ判定時には、牽引走行が行なわれる可能性はないと判断して以降の処理を行なうことなくプログラムを終了する。

一方、ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１６０のＹＥＳ判定時には、牽引走行が行なわれる可能性があると判断して、ステップＳ１７０に処理を進める。ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１７０では、現在の電源ポジションがＲｅａｄｙ−ＯＦＦポジションであるかどうかを判定する。

そして、電源ポジションがＲｅａｄｙ−ＯＦＦポジションであるとき（ステップＳ１７０のＹＥＳ判定時）には、ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１８０により、自動的に電源ポジションをＲｅａｄｙ−ＯＮポジションへ遷移させるように電源ＥＣＵ１２０へ指示する。一方、ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１７０のＮＯ判定時には、電源ポジションを現在のまま、すなわちＲｅａｄｙ−ＯＮポジションに維持するように電源ＥＣＵ１２０へ指示する。

これにより、牽引走行が行なわれる可能性があるシフトポジションの選択時には、電源ポジションを自動的にＲｅａｄｙ−ＯＮポジションとして、インバータ制御可能な状態とすることができる。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１９０では、車輪速度センサ１１１の出力に基づき、電動車両１００の車速を判定値Ｖｔと比較することにより、牽引走行中、あるいは停止中のいずれであるかを判定する。

ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、車速＜Ｖｔである停止時（ステップＳ１９０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２２０により、インバータ装置ＩＮＶおよびコンバータ部ＣＯＮＶの各アーム素子（スイッチング素子）をオフさせるように、スイッチング指令ＰＷＣ，ＰＷＭを生成する。

一方、ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、車速≧Ｖｔである牽引走行時（ステップＳ１９０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２００により、インバータ装置ＩＮＶに対しては、上述の短絡電流抑制制御を実行するためのスイッチング指令ＰＷＭを生成するとともに、コンバータ部ＣＯＮＶに対しては、スイッチング素子Ｑ１をオンし、かつ、スイッチング素子Ｑ２をオフするスイッチング指令ＰＷＣを生成するように、ＭＧ−ＥＣＵ１１０に指示する。これにより、インバータ装置ＩＮＶでは、短絡故障が発生したスイッチング素子と同一側のアーム素子が各相において導通状態とされる。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ２１０によりエンジンの起動を禁止する。

なお、ステップＳ２００では、上記短絡電流抑制制御に加えて、蓄電装置ＢＡＴの過充電保護制御をさらに行なってもよい。具体的には、平滑コンデンサＣ２の電圧が過大となったとき、あるいは蓄電装置ＢＡＴのＳＯＣ（State of Charge：充電率）が所定値を超えた場合に、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２のオフすることにより、蓄電装置ＢＡＴを過充電から保護することができる。また、この過充電保護制御に併せて、主正線ＰＬおよび主負線ＮＬから電源供給を受けて動作する他の機器（たとえば発電用の他のモータジェネレータ等）を作動させて主正線ＰＬの電圧を低下させる制御をさらに行なうことが好ましい。

このような制御構成とすることにより、パーキングロックが解除されるシフトポジションが運転者により選択されたときに、自動的にインバータ制御可能なＲｅａｄｙ−ＯＮポジションとすることができるので、牽引走行時には、短絡電流をインバータ制御によって抑制できる。したがって、さらなる機器損傷を発生させることなく牽引走行を行なうことが可能となる。

あるいは、図９に示すように、図８でのステップＳ１６０に代えてステップＳ１６０♯を実行し、ステップＳ１８０に代えて、ステップＳ１８２，Ｓ１８４，ステップＳ１８６を実行する制御構成としてもよい。

ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１６０♯では、運転者によりパーキングロックを解除するためのシフトポジション選択がなされたかどうかが判定される。代表的には、ステップＳ１６０では、Ｐポジションから牽引走行を行なう際に選択されるＮポジションへの切換を要求するシフトレバー操作がなされたかどうかを判定する。ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１６０♯のＮＯ判定時には、牽引走行が行なわれる可能性はないと判断して以降の処理を実行することなくプログラムを終了する。

ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１６０♯のＹＥＳ判定時には、図８と同様のステップＳ１７０を実行し、そのＹＥＳ判定時、すなわち、Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦポジション時には、ステップＳ１８２により、運転者に対して、図４に示した警告メッセージ３１５等によって電源ポジションをＲｅａｄｙ−ＯＮポジションへ変更することを促す警告を出力する。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１８４では、Ｐポジションを維持して、Ｎポジションへのシフトポジション切換を待機させる。そして、運転者によるパワースイッチ１１８の操作により、電源ポジションがＲｅａｄｙ−ＯＮポジションへ切換えられるまでの間は、ステップＳ１７０がＹＥＳ判定とされて、ステップＳ１８２およびＳ１８６が継続的に実行される。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１７０のＮＯ判定時、すなわち、Ｒｅａｄｙ−ＯＮポジション時に限り、ステップＳ１８６により、シフトポジションの切換要求を受入れてシフトポジションをＮポジションへ切換える。

このような制御構成とすることにより、運転者によるパーキングポジションの解除操作により、インバータ制御不能なＲｅａｄｙ−ＯＦＦポジションが選択されたままの状態で、牽引走行のためのシフトポジション（Ｎポジション）が設定されることを防止できる。このように、以上説明した牽引走行保護部１６０による制御処理によって、Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦポジションおよび、パーキングロック機構が非作動の、すなわち牽引走行可能であるシフトポジション（代表的には、Ｎポジション）が重複して選択されることを回避できる。すなわち、図４の牽引走行保護部１６０は本発明での「重複状態回避手段」に対応する。

なお、図６〜図９に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１３０およびＳ１８０は、本発明での「自動選択手段」に対応し、ステップＳ１４０，Ｓ１８２は、本発明での「警告手段」に対応する。また、ステップＳ１４５，Ｓ１８４は、本発明での「待機手段」に対応し、ステップＳ１９０は本発明での「牽引走行中であることを認識する手段」に対応する。

以上、本発明の実施の形態による電動車両では、インバータ制御がオフされる電源ポジション（Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦポジション）および、パーキングロック機構が非作動とされる牽引走行可能なシフトポジションが同時に選択されることを回避できるので、牽引走行時には、確実にインバータ装置ＩＮＶによる短絡電流抑制制御を実行することができる。したがって、インバータ装置ＩＮＶを構成する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、過大な短絡電流の発生を防止して、機器損傷の発生を防止できる。

なお以上では、インバータ素子の短絡故障発生後における短絡電流が問題となる代表例である牽引走行時における短絡電流の抑制制御について説明したが、同様の制御構成により、牽引走行時以外においても、モータジェネレータＭＧの逆起電力による過大な短絡電流の発生を防止できる点について確認的に記載する。

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に従う電動車両の概略構成図である。 電源ＥＣＵによる給電対象機器の制御を説明するブロック図である。 電源ＥＣＵにより設定される電源ポジションの遷移図である。 この発明の実施の形態に従う電動車両におけるシフトポジションの選択構成を説明するブロック図である。 インバータ装置に短絡故障が発生した場合の短絡電流経路を説明する回路図である。 この発明の実施の形態に従う電動車両での短絡故障発生時の牽引走行保護制御を説明する第１のフローチャートである。 この発明の実施の形態に従う電動車両での短絡故障発生時の牽引走行保護制御を説明する第２のフローチャートである。 この発明の実施の形態に従う電動車両での短絡故障発生時の牽引走行保護制御を説明する第３のフローチャートである。 この発明の実施の形態に従う電動車両での短絡故障発生時の牽引走行保護制御を説明する第４のフローチャートである。

符号の説明

９５ 永久磁石、１００ 電動車両、１０１ Ｕ相アーム回路、１０２ Ｖ相アーム回路、１０３ Ｗ相アーム回路、１０４ 駆動輪、１０６ ディファレンシャルギア、１０７ 電流センサ、１０８ 駆動軸、１１０ ＭＧ−ＥＣＵ、１１１ 車輪速度センサ、１１２ スマートＥＣＵ、１１３，１１５ 送受信アンテナ、１１４ イモビライザーＥＣＵ、１１６ キー、１１８ パワースイッチ、１２０ 電源ＥＣＵ、１２１ａ〜１２３ａ リレーコイル、１２１ｂ〜１２３ｃ リレー、１２５ 電源ポジション選択部、１３０ シフトレバー、１３５ Ｐポジションスイッチ、１５０ ＨＶ−ＥＣＵ、１５５ トランスミッション制御部、１６０ 牽引走行保護部、１７０ シフトポジション選択部、１８０ 牽引走行保護部、２００ ＯＦＦポジション、２０２ ＡＣＣポジション、２０４ ＩＧ−ＯＮポジション、２０６ ＨＶ起動ポジション、２０８ Ｒｅａｄｙ−ＯＮポジション、３００ メータパネル、３１０ 表示パネル部、３１５ 警告メッセージ、４００ トランクアクスル、４１０ パーキングロック機構、ＡＣＣＤ，ＩＧ１ｄ，ＩＧ２ｄ リレー制御信号、ＢＡＴ 蓄電装置、ＢＲＫ 操作信号（ブレーキペダル）、Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ、ＣＯＮＶ コンバータ部、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ３１，Ｄ３２ 逆並列ダイオード、ＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ１１，ＤＣ１２，ＤＣ２１，ＤＣ２２，ＤＣ３１，ＤＣ３２ 駆動制御回路、ＦＰＰ ポジション状態信号、ＦＳＧ 故障検出信号、ＩＮＶ インバータ装置、Ｉｓ１，Ｉｓ２ 短絡電流、ＩＳＰ ポジション選択信号、Ｌ１ インダクタ、ＬＮ１ Ｕ相供給線、ＬＮ２ Ｖ相供給線、ＬＮ３ Ｗ相供給線、ＭＧ モータジェネレータ、ＭＬ 正線、Ｎ１〜Ｎ３ 接続点、ＮＬ 主負線、ＰＬ 主正線、ＰＳＷＯＮ 操作信号（パワースイッチ）、ＰＳ 電源装置、ＰＷＣ スイッチング指令（コンバータ部）、ＰＷＭ スイッチング指令（インバータ装置）、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２ 電力用半導体スイッチング素子（スイッチング素子）、Ｑ１１，Ｑ２１，Ｑ３１ 上側アーム素子、Ｑ１２，Ｑ２２，Ｑ３２ 下側アーム素子、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー、ＳＳＰ シフトポジション信号、Ｖｃ 電源電圧、ＷＲＮ 回転数（車輪）。

Claims (7)

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を制御するための制御装置と、
   少なくともパーキングポジションを含む複数のシフトポジションのうちの１つを運転者の操作に従って選択するためのシフトポジション選択手段と、
   前記パーキングポジションの選択時に作動するパーキングロック機構と、
   車両搭載機器のうちの給電対象となる機器群を定める複数の電源ポジションのうちの１つを運転者の操作に従って選択するための電源ポジション選択手段とを備え、
   前記複数の電源ポジションは、前記制御装置による前記電力用半導体スイッチング素子の制御が可能である第１の電源ポジションと、前記制御が不能となる第２の電源ポジションとを含み、
   前記複数の電力用半導体スイッチング素子のうちの一部に短絡故障が検知されているときに、前記第２の電源ポジションの選択、および前記パーキングロック機構が非作動となるシフトポジションの選択が重複した状態を回避するための重複状態回避手段をさらに備える、電動車両。
2. 前記複数の電力用半導体素子スイッチング素子は、前記インバータ装置を構成する複数相の上側アーム素子および下側アーム素子のそれぞれとして配置され、
   前記制御装置は、前記短絡故障が検知されているときの牽引走行中には、前記複数相のうちの前記短絡故障が発生してない各相において、前記上側アーム素子および前記下側アーム素子のうちの、前記短絡故障が発生した電力用半導体スイッチング素子と同一側のアーム素子をオンさせる、請求項１に記載の電動車両。
3. 前記第１の電源ポジションが選択され、かつ、前記シフトポジションとしてニュートラルポジションが選択されているときに、前記電動車両の車速が所定以上となると前記牽引走行中であることを認識する手段をさらに備える、請求項２記載の電動車両。
4. 前記重複状態回避手段は、
   前記パーキングロック機構が非作動となるシフトポジションの選択中に、前記第１の電源ポジションから前記第２の電源ポジションへの遷移を指示する操作がなされたときに、前記パーキングポジションの選択を促すための警告手段と、
   前記警告手段により前記パーキングポジションの選択を促した後、実際に前記パーキングポジションが選択されるまで、前記電源ポジション選択手段による前記第１の電源ポジションから前記第２の電源ポジションへの遷移を待機させる待機手段とを含む、請求項１記載の電動車両。
5. 前記重複状態回避手段は、
   前記パーキングロック機構が非作動となるシフトポジションの選択中に、前記第１の電源ポジションから前記第２の電源ポジションへの遷移を指示する操作がなされたときに、自動的に前記電源ポジション選択手段に前記パーキングポジションを選択させるための自動選択手段を含む、請求項１記載の電動車両。
6. 前記重複状態回避手段は、
   前記第２の電源ポジションの選択中に前記パーキングロック機構が非作動となるシフトポジションが選択されたときに、自動的に前記電源ポジション選択手段に前記第１の電源ポジションを選択させるための自動選択手段を含む、請求項１記載の電動車両。
7. 前記重複状態回避手段は、
   前記第２の電源ポジションの選択中に前記パーキングポジションを解除するための操作がなされたときに、前記第１の電源ポジションの選択を促すための警告手段と、
   前記警告手段により前記第１の電源ポジションの選択を促した後、実際に前記第１の電源ポジションが選択されるまで、前記シフトポジション選択手段による前記パーキングポジションの解除を待機させる待機手段とを含む、請求項１記載の電動車両。

Images