车辆控制系统以及控制方法

摘要

提供一种用于车辆的控制系统，该车辆包括三相AC电动机、第一开关元件、第二开关元件以及电力转换器。控制系统包括短路检测器和ECU。将ECU配置成：(a)当判定车辆停止时，控制电力转换器，以便使电力转换器处于预定状态，在该预定状态中第一开关元件和第二开关元件中的一者针对三相中的全部相处于关断状态，以及(b)当短路检测器在第一开关元件和第二开关元件中的一者中检测到短路时控制电力转换器，以使得第一和第二开关元件中的检测到短路的所述一个开关元件提供处于预定状态的接通状态。

权利要求

1.一种用于车辆的控制系统，所述车辆包括可操作用于与所述车辆的驱动轴同步旋转的三相AC电动机，串联电连接并且针对所述三相AC电动机的三相中的每一相而设置的第一开关元件和第二开关元件，以及被配置成控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的接通与关断的电力转换器，所述控制系统的特征在于包括：短路检测器，其被配置成检测在所述第一开关元件和所述第二开关元件中的短路；以及

ECU，其被配置成：

(a)当所述三相AC电动机的转速等于或小于第一阈值并且执行停止所述车辆的操作时，判定所述车辆停止；

(b)当所述ECU判定所述车辆停止时控制所述电力转换器，以便使所述电力转换器处于预定状态，在所述预定状态中所述第一开关元件和所述第二开关元件中的一者针对所述三相中的全部相处于关断状态，并且所述第一开关元件和所述第二开关元件中的另一者针对所述三相中的至少一相处于接通状态；以及(c)当所述短路检测器在所述第一开关元件和所述第二开关元件中的一个开关元件中检测到短路时控制所述电力转换器，以使得当所述车辆停止时所述第一开关元件和所述第二开关元件中的检测到所述短路的所述一个开关元件针对三相中的全部相始终处于接通状态，并且所述第一开关元件和所述第二开关元件中的另一开关元件针对三相中的全部相始终处于关断状态。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于进一步包括检测制动踏板的操作量的制动踏板操作量检测器，其中所述ECU被配置成当通过所述制动踏板操作量检测器检测的所述制动踏板的所述操作量等于或大于第二阈值时，判定停止所述车辆的所述操作被执行。

3.一种控制车辆的方法，所述车辆包括可操作用于与所述车辆的驱动轴同步旋转的三相AC电动机，串联电连接并且针对所述三相AC电动机的三相中的每一相而设置的第一开关元件和第二开关元件，可操作用于控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的接通与关断的电力转换器，被配置成检测在所述第一开关元件和所述第二开关元件中的短路的短路检测器，以及ECU，所述方法的特征在于包括：当所述三相AC电动机的转速等于或小于第一阈值并且执行停止所述车辆的操作时，通过所述ECU判定所述车辆停止；

当判定所述车辆停止时，通过所述ECU控制所述电力转换器，以便使所述电力转换器处于预定状态，在所述预定状态中所述第一开关元件和所述第二开关元件中的一者针对所述三相中的全部相处于关断状态，并且所述第一开关元件和所述第二开关元件中的另一者针对所述三相中的至少一相处于接通状态；以及当所述短路检测器在所述第一开关元件和所述第二开关元件中的一个开关元件中检测到短路时，通过所述ECU控制所述电力转换器，以便当所述车辆停止时所述第一开关元件和所述第二开关元件中的检测到所述短路的所述一个开关元件针对三相中的全部相始终处于接通状态，并且所述第一开关元件和所述第二开关元件中的另一开关元件针对三相中的全部相始终处于关断状态。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述车辆包括检测制动踏板的操作量的制动踏板操作量检测器；以及

当通过所述制动踏板操作量检测器检测的所述制动踏板的所述操作量等于或大于第二阈值时，判定停止所述车辆的所述操作被执行。

说明书

车辆控制系统以及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用于控制包括三相AC电动机的车辆的车辆控制系统以及控制方法。

背景技术

[0002] 已经提出一种在三相AC电动机中检测漏电的方法(见日本专利申请公开No.7-241002(JP 7-241002 A))。根据该方法，使逆变器的上臂或者下臂暂时处于接通状态，以便判定三相中的哪一相经历漏电。

[0003] 同样已经提出被配置成当检测到短路时使用反电动势接通除了短路相以外的相的开关元件的系统(见日本专利申请公开No.2013-121256(JP2013-121256 A))。

[0004] 此外，同样已经提出当检测到短路时使包括短路相的臂与电路断开的系统(见日本专利申请公开No.2011-155708(JP2011-155708 A))。在该公开中，同样公开当短路检测之后电动发电机的转速变为等于或大于预定转速时，使短路侧的臂的三相进入接通状态，以便降低电流值，从而确保热优势。

[0005] 同时，通过当车辆停止时对电力转换器执行特定相接通控制，可以减少电力转换器的切换损失。

[0006] 特定相接通控制意为用于使第一开关元件(其通常被称为“上臂”或“下臂”)或者第二开关元件(其通常被称为“下臂”或“上臂”)中一者的全部开关元件处于关断状态，并且使第一开关元件和第二开关元件中另一者的至少一个开关元件处于接通状态的控制。也就是，特定相接通控制包括其中三相中的一相处于接通状态的一相接通控制，其中两相处于接通状态的两相接通控制，以及其中三相处于接通状态的三相接通控制。

发明内容

[0007] 当在第一开关元件或者第二开关元件中一者的至少一相中发生短路的情况下执行特定相接通控制时，该第一开关元件和第二开关元件可能短路。

[0008] 特别地，不像如在JP 7-241002A中所公开的用于检测漏电的控制，特定相接通控制应当在车辆停止期间(即：当车辆停止时)持续执行。因此，在这种情况下，在车辆停止期间，相对大的电流连续流过电力转换器。从部件保护或者系统保护的观点来看，这种现象不是所期望的。即，包括在上述现有技术文献中公开的这些系统的常规系统经历当车辆停止时不足以采取执行特定相接通控制的测量的技术问题。

[0009] 本发明提出一种用于当在电力转换器中检测到短路时安全地实施特定相接通控制的车辆控制系统和控制方法。

[0010] 根据本发明的一个方面，提出用于车辆的控制系统。车辆包括：三相AC电动机，其可操作用于与车辆的驱动轴同步旋转；第一开关元件和第二开关元件，其串联电连接并且针对三相AC电动机的三相中的每一相而设置；以及电力转换器，其被配置成控制第一开关元件和第二开关元件的接通和关断。控制系统包括被配置成检测在第一开关元件和第二开关元件中的短路的短路检测器，以及ECU。将ECU配置成：(a)当三相AC电动机的转速等于或者小于第一阈值并且执行停止车辆的操作时，判定车辆停止，(b)当ECU判定车辆停止时，控制电力转换器，以便使电力转换器处于预定状态，在该预定状态中第一开关元件和第二开关元件中的一者针对三相中的全部相处于关断状态，并且第一开关元件和第二开关元件中的另一者针对三相中的至少一相处于接通状态，以及(c)当短路检测器检测第一开关元件和第二开关元件中的一个开关元件中的短路时控制电力转换器，以使得第一开关元件和第二开关元件中的检测到短路的该一个开关元件提供处于预定状态的接通状态。

[0011] 根据本发明的第一方面，当判定车辆停止时，使电力转换器在ECU的控制下进入预定状态。

[0012] 预定状态意为针对三相中的全部相的第一开关元件和第二开关元件中的一者处于关断状态，并且针对三相中的至少一相的第一开关元件和第二开关元件中的另一者处于接通状态。即，用于使电力转换器处于预定状态的控制等同于上述特定相接通控制。根据特定相接通控制，在车辆停止期间停止电力转换器的切换操作，从而可节省或者减少电力消耗。

[0013] 进一步地，通过短路检测器来检测电力转换器中的短路。例如，当电力转换器关断时，基于通过三相AC电动机的反电动势而产生的电力转换器的负载电流的值和/或波形，或者在三相中负载电流的这些值和/或波形的比较的结果，短路检测器可检测电力转换器的短路。然而，应理解短路检测器的具体配置对本发明的本质技术概念没有影响。即，可采用公知的各种类型的短路检测器作为短路检测器。

[0014] 因为三相AC电动机与驱动轴同步旋转，所以即使在电力转换器是关断状态的情况下，三相AC电动机仍依照驱动轴的旋转而旋转。例如，上述反电动势意为在这种情况下可产生的反电动势。

[0015] 关于由短路检测器检测的短路的信息，例如，可不包括其位置的特定信息(短路部件)，可包括至少指明短路开关元件是第一开关元件还是第二开关元件的特定信息，或者可包括指明短路开关元件是第一开关元件还是第二开关元件的特定信息以及指明三相中的哪一相与短路开关元件有关的特定信息两者。

[0016] 当通过短路检测器检测到在第一开关元件和第二开关元件中的一者的开关元件的短路时，执行特定相接通控制，以使得在包括其中检测到短路的开关元件的一侧上的开关元件中的至少一个开关元件处于接通状态。即，使得在没有发生短路的一侧上的开关元件中的全部开关元件处于关断状态。

[0017] 因此根据本发明的第一方面，在确保第一和第二开关元件中的一者电绝缘的情况下，执行车辆停止期间的特定相接通控制。因此，即使在电力转换器中检测到短路，当车辆停止时可安全地实施特定相接通控制，以使得可由于特定相接通控制而获得省电效果。

[0018] 根据本发明的第二方面，提出控制车辆的方法。车辆包括三相AC电动机，其可操作用于与车辆的驱动轴同步旋转；第一开关元件和第二开关元件，其串联电连接并且针对三相AC电动机的三相的每一相而设置；电力转换器，其可操作用于控制第一开关元件和第二开关元件的接通和关断；短路检测器，其被配置成检测在第一开关元件和第二开关元件中的短路；以及ECU。该方法包括步骤：当三相AC电动机的转速等于或者小于第一阈值并且执行停止车辆的操作时，通过ECU判定车辆停止；当判定车辆停止时，通过ECU控制电力转换器，以使得电力转换器处于预定状态，在该预定状态中第一开关元件和第二开关元件中的一者针对三相中的全部相处于关断状态，并且第一开关元件和第二开关元件中的另一者针对三相中的至少一相处于接通状态；以及当短路检测器检测第一开关元件和第二开关元件中的一个开关元件短路时，通过ECU控制电力转换器，以使得第一开关元件和第二开关元件中的检测到短路的该一个开关元件提供处于预定状态的接通状态。

[0019] 从实施例的下列描述中，本发明的操作和其它优点将显而易见。

附图说明

[0020] 将参考附图在下文中描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的标号表示相同的元件，以及在附图中：

[0021] 图1是示意性示出根据本发明的一个实施例的车辆的配置的图；

[0022] 图2是在图1的车辆中的PCU的示意电路图；

[0023] 图3是示意性示出控制图1的车辆的控制器的配置的图；

[0024] 图4是在图3的控制器中的HVECU的框图；

[0025] 图5是在图3的控制器中的MGECU的框图；

[0026] 图6是短路检测处理的流程图；

[0027] 图7是详细的短路检测处理的流程图；

[0028] 图8A是示出当在一相中发生短路时在逆变器中流过的负载电流的时间特性的图；

[0029] 图8B是示出通过对图8A的负载电流执行绝对值操作所获得的负载电流波形的图；

[0030] 图8C是示出通过对图8B的负载电流执行平滑操作所获得的负载电流波形的图；

[0031] 图9A是示出当在一相中发生短路时在逆变器中流过的负载电流的时间特性的图；

[0032] 图9B是示出通过对图9A的负载电流执行平滑操作所获得的负载电流波形的图；

[0033] 图9C是示出通过对图9B的负载电流执行绝对值操作所获得的负载电流波形的图；

[0034] 图10A是示出当在两相或更多相中发生短路时在逆变器中流过的负载电流的时间特性的图；

[0035] 图10B是示出通过对图10A的负载电流执行绝对值处理所获得的负载电流波形的图；

[0036] 图10C是示出通过对图10B的负载电流执行平滑操作所获得的负载电流波形的图；

[0037] 图11A是示出当在两相或更多相中发生短路时在逆变器中流过的负载电流的时间特性的图；

[0038] 图11B是示出通过对图11A的负载电流执行平滑操作所获得的负载电流波形的图；

[0039] 图11C是示出通过对图11B的负载电流执行绝对值操作所获得的负载电流波形的图；

[0040] 图12是车辆停止判定处理的流程图；

[0041] 图13是车辆停止时间逆变器驱动控制的流程图；以及

[0042] 图14是三相接通处理的流程图。

具体实施方式

[0043] 将参考附图描述本发明的一个实施例。

[0044] 首先，参考图1，将描述根据本发明的一个实施例的车辆1。图1示意性地示出车辆1的配置。

[0045] 在图1中，混合动力车辆1是根据本发明的“车辆”的一个示例，其包括PCU(电力控制单元)10、发动机EG、ECT(电子控制式变速装置)400、电动发电机MG和减速齿轮机构RG。

[0046] 尽管在本实施例中示出所谓的一个电动机类型的混合动力车辆，但是根据本发明的车辆可以是包括两个电动发电机的两个电动机类型的混合动力车辆，或者是包括更多数量电动发电机的混合动力车辆。

[0047] PCU 10是用于控制电动发电机MG的驱动状态的电力控制单元。将参考图2详细描述PCU 10的配置。

[0048] 电动机EG是诸如多气缸汽油发动机的内燃机，其起混合动力车辆1的驱动轮的一个动力源的作用。当在本实施例中使用多气缸汽油发动机作为发动机EG时，发动机EG在气缸数、气缸布置和燃料类型等方面可具有任意配置。

[0049] ECT 400是公知的具有两个或更多个齿轮位置的变速装置。ECT 400具有在输入轴IS(耦接到发动机EG的曲轴)与输出轴OS(耦接到减速齿轮机构RG)之间建立的两个或更多个齿轮位置，并且被配置成在控制器(未示出)的控制下，根据需要向齿轮位置中所选的一个齿轮位置移动。在两个或更多个齿轮位置中，输入轴IS的转速与输出轴OS的转速的比(即速度比)是不同的。然而，应理解可在发动机EG与减速齿轮机构RG之间设置任何类型的变速装置。因为根据本发明的车辆控制系统的性能没有受到设置在车辆中的变速装置的类型的显著影响，所以将不提供对变速装置的详细描述。

[0050] 电动发电机MG是作为根据本发明的“三相AC电动机”的一个示例的三相AC电动发电机。电动发电机MG具有将电能转换成动能的力行功能，以及将动能转换成电能的再生功能。

[0051] 如上所述电动发电机MG的输出旋转轴耦接到输出轴OS，并且作为输出轴OS的转速的输出转速Nout等于作为电动发电机MG的转速的MG转速Nmg。减速齿轮或变速装置可根据需要介于电动发电机MG与输出轴OS之间。

[0052] 用于检测电动发电机MG的旋转角的解析器(resolver)rv安装在电动发电机MG的输出旋转轴上。通过解析器rv来检测的电动发电机MG的旋转角用于计算MG转速Nmg。

[0053] 减速齿轮机构RG是包括从各种类型的减速齿轮中选择的减速齿轮，差速器等的齿轮装置。

[0054] 其次参考图2，将描述PCU 10的配置。图2是PCU 10的示意性电路图。在图2中，将相同的参考标号或符号分配给同样包括在图1中的部件或部分，并且将适当省略对这些部件或部分的说明。

[0055] 在图2中，PCU 10是包括升压转换器200和逆变器300的电力控制单元，并且被配置成能够控制在DC电源B与电动发电机MG之间的电力的输入和输出。

[0056] DC电源B是例如将诸如镍金属氢化物电池或锂离子电池的多个(例如几百个)二次电池(每个具有若干伏特)串联连接的电源电压VB(例如200V)的二次电池单元。对于DC电源B，可使用双电层电容器、大容量电容器、飞轮等，作为该类型的二次电池的替代或添加。

[0057] 升压转换器200是包括电抗器L1、开关元件Q1和Q2、二极管D1和D2以及电容器C的升压电路。

[0058] 在升压转换器200中，电抗器L1的一端连接到正极线(未指定参考标号)，该正极线连接到DC电源B的正极端子，并且电抗器L1的另一端连接到在开关元件Q1与开关元件Q2之间的中间点，即，在开关元件Q1的发射极端子与开关元件Q2的集电极端子之间的连接点。

[0059] 开关元件Q1和Q2是在上述正极线与负极线(未指定参考标号)之间串联连接的电开关元件，该负极线连接到DC电源B的负极端子。开关元件Q1的集电极端子连接到正极线，并且开关元件Q2的发射极端子连接到负极线。二极管D1和D2是整流元件，其仅允许电流在相应的开关元件Q1、Q2中从发射极侧流向集电极侧。

[0060] 在本实施例中，在与电抗器L1的端部的连接点的更高电势侧上的开关元件Q1，和在连接点的更低电势侧上的开关元件Q2构成双臂型升压转换器。开关元件的上述布置仅是示例，并且升压转换器也可以是仅包括图2的开关元件Q2的单臂型升压转换器。

[0061] 开关元件Q1和Q2中的每一个开关元件，以及稍后描述的逆变器300的开关元件(Q3至Q8)以具备自保护电路的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的形式存在。然而，这些开关元件可以是电力MOS(金属氧化物半导体)晶体管等。

[0062] 电容器C连接在正极线与负极线之间。在电容器C的端子之间的电压，即，在正极线与负极线之间的电势差VH是升压转换器200的输出电压。

[0063] 逆变器300是根据本发明的“电力转换器”的一个示例，其包括U相臂300U、V相臂300V和W相臂300W，该U相臂300U包括正极侧开关元件Q3和负极侧开关元件Q4，该V相臂300V包括正极侧开关元件Q5和负极侧开关元件Q6，该W相臂300W包括正极侧开关元件Q7和负极侧开关元件Q8。

[0064] 逆变器30的相应臂并联连接在正极线与负极线之间。在每个臂上的正极侧开关元件是根据本发明的“第一开关元件”的一个示例，在每个臂上的负极侧开关元件是根据本发明的“第二开关元件”的一个示例。出于说明的目的，适当的时候将正极侧开关元件称为“上臂”，适当的时候将负极侧开关元件称为“下臂”。

[0065] 与上述的升压转换器200的开关元件Q1和Q2类似，允许电流从发射极侧流向集电极侧的整流二极管D3至D8相应地连接到开关元件Q3至Q8。在逆变器30中的每一相的上臂与下臂之间的连接点连接到电动发电机MG的每一相线圈。

[0066] 在混合动力车辆1中，通过控制器100来控制PCU 10。参考图3，将描述控制器100的配置。图3是控制器100的框图。

[0067] 在图3中，控制器100是被配置成能够控制混合动力车辆1的操作的计算机。控制器100由包括HVECU 110和MGECU 120的两个或更多个ECU(电子控制单元)组成。组成控制器
100的ECU经由控制总线11电连接。

[0068] 控制器100包括诸如ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器)的用于存储控制器100的操作所需信息的存储装置。例如，ROM存储涉及由相应ECU执行的各种控制的控制程序。同样，RAM存储暂时存储在上述各种控制的执行过程中的各种类型的信息。

[0069] HVECU 110是全面控制PCU 10的操作的ECU。参考图4，将描述HVECU 110的配置。图4是HVECU 110的框图。

[0070] 在图4中，HVECU 110包括逆变器输入计算单元111、加法器/减法器112、电压控制计算单元113、载波生成单元114以及比较器115。

[0071] 逆变器输入计算单元111是生成作为升压转换器200的输出电压VH的目标值的VH指令值VHtg的电路。逆变器输入计算单元111基于MG转速Nmg和从用于电动发电机MG的转矩指令值TR计算出的电动发电机MG的输出值来生成VH指令值VHtg，以使得当驱动电动发电机MG时所产生的损失最小化。VH指令值VHtg在实验上、经验上或理论上是合适的，并且作为合适值存储在ROM中。基于混合动力车辆1的运行条件等，通过任何各种公知的方法来确定电动发电机MG的转矩指令值TR。

[0072] 加法器/减法器112是从VH指令值VHtg减去升压转换器200的输出电压VH的检测值并且向电压控制计算单元113输出减法结果的计算单元。

[0073] 当电压控制计算单元113从加法器/减法器112接收通过从VH指令值VHtg减去输出电压VH的检测值而获得的减法结果时，其计算使得升压转换器200的输出电压VH等于VH指令值VHtg的控制变量。这个时候，例如，使用包括比例项(P项)和积分项(I项)的公知的PI控制计算等。电压控制计算单元113向比较器115输出由此计算出的控制变量作为电压指令值。

[0074] 另一方面，载波生成单元114生成三角波形式的载波信号，并且向比较器115发送载波信号。比较器115比较从电压控制计算单元113供应的电压指令值与载波信号，并且生成其逻辑状态根据在电压值之间的大小关系而变化的信号PWC。向升压转换器200的开关元件Q1和Q2传递由此生成的信号PWC。

[0075] 在由HVECU 110执行的升压控制下控制升压转换器200。在升压控制下，在正极线与负极线之间的电压(即，输出电压VH)可基于上述信号PWC而上升为等于或者大于DC电源B的电源电压VB。这个时候，如果输出电压VH小于作为目标值的VH指令值VHtg，则开关元件Q2的占空比相对增加，以使得从DC电源B侧通过正极线流向逆变器300侧的电流可增加，并且输出电压VH可升高。另一方面，如果输出电压VH高于VH指令值VHtg，则开关元件Q1的占空比相对增加，以使得从逆变器300侧通过正极线流向DC电源B侧的电流可增加，并且输出电压VH可减小。

[0076] 如上所述配置HVECU 110。尽管如图4所示的配置是实现电压控制的电路配置，但是由升压转换器200形成的控制不限于如上所述的电压控制，而还可以是电流控制。

[0077] 返回参考图3，MGECU 120是经由逆变器300控制电动发电机MG的驱动状态的ECU。参考图5，将描述MGECU 120的配置。图5是MGECU120的框图。

[0078] 在图5中，MGECU 120主要由电流指令转换单元121、电流控制单元122、二相/三相转换单元123、三相/二相转换单元124、PWM转换单元125以及载波生成单元126组成。

[0079] 电流指令转换单元121基于电动发电机MG的转矩指令值TR生成二相电流指令值(Idtg、Iqtg)。

[0080] 另一方面，供应v相电流Iv和w相电流Iw作为从逆变器300到三相/二相转换单元124的反馈信息。在三相/二相转换单元124中，将包括v相电流Iv和w相电流Iw的三相电流值转换成由d轴电流Id和q轴电流Iq构成的二相电流值。向电流控制单元122传递通过转换而获得的二相电流值。

[0081] 电流控制单元122基于在电流指令转换单元121中生成的二相电流指令值和从三相/二相转换单元124接收的二相电流值Id与Iq之间的差，生成由d轴电压Vd和q轴电压Vq构成的二相电压指令值。向二相/三相转换单元123传递由此生成的二相电压指令值Vd和Vq。

[0082] 二相/三相转换单元123将二相电压指令值Vd和Vq转换成三相电压指令值Vu、Vv和Vw。向PWM转换单元125传递通过转换而获得的三相电压指令值Vu、Vv和Vw。

[0083] PWM转换单元125从载波生成单元126接收由载波生成单元126生成并具有给定载波频率fcar的载波Car，并且比较载波Car与通过转换获得的三相电压指令值Vu、Vv和Vw。进一步地，PWM转换单元125生成U相切换信号Gup和Gun，V相切换信号Gvp和Gvn，以及w相切换信号Gwp和Gwn，这些相切换信号的逻辑状态取决于比较的结果而改变，并且向逆变器300供应这些信号。

[0084] 更具体地，在对应于相应相(300U、300V和300W)的切换信号中，附上标识“p”的信号意为用于驱动在上臂(Q3、Q5和Q7)中相应相的开关元件的驱动信号，并且附上标识“n”的信号意为用于驱动在下臂(Q4、Q6和Q8)中相应相的开关元件的驱动信号。

[0085] 特别地，如果当载波Car与每一相电压指令值相互比较的时候，每一相电压指令值从小于载波Car的值变成等于载波Car，则生成用于接通对应上臂(正极侧开关元件)的切换信号。同样，如果每一相电压指令值从大于载波Car的值变成等于载波Car，则生成用于接通对应下臂(负极侧开关元件)的切换信号。即，正常控制模式中的切换信号是用于同时接通和关断相同相的开关元件的那些切换信号，并且在上臂与下臂的一个臂中的每一相的开关元件处于接通状态，而在另一臂中的相同相的开关元件处于关断状态。

[0086] 当逆变器300的每个开关元件改变成或保持在由每一相的切换信号所指定的驱动状态时，根据对应于开关元件的驱动状态的电路状态来驱动电动发电机MG。控制如上所述的逆变器300的方式是所谓的PWM控制的一种形式。

[0087] 一般，对于用于驱动车辆的电动发电机的控制，除了上述PWM控制，经常使用公知的过调制控制和矩形波控制。同样，在根据本实施例的混合动力车辆1中，可根据车辆的行驶条件适当地改变控制逆变器300的方式。

[0088] 返回参考图3，控制器100经由控制总线11从包括在混合动力车辆1中的各种传感器中接收传感器输出。例如控制器100从加速器踏板传感器12接收加速器踏板位置Ta，从制动传感器13接收制动踏板操作量Tb，从车辆速度传感器14接收车辆速度V。同样，控制器100从上述解析器rv接收电动发电机MG的旋转角，并通过在HVECU 110内执行的计算将其转换成MG转速Nmg。制动传感器13对应于制动踏板操作量检测器。

[0089] 尽管在附图中未示出，混合动力车辆1装备有用于检测DC电源B的电源电压VB，流过升压转换器200的电抗器L1的电抗器电流Ir，升压转换器200的输出电压VH和逆变器300的每一相电流(v相电流、w相电流Iw和u相电流Iu)的传感器。控制器100经由控制总线11接收这些传感器输出。为一般地表达逆变器300的每一相电流，将在适当的时候使用如“负载电流IL”的术语。

[0090] 接下来，将描述本实施例的操作。

[0091] 首先，参考图6，将详细描述由HVECU 110执行的短路检测处理。图6是短路检测处理的流程图。

[0092] 在图6中，首先判定短路检测标志是否为关闭(步骤S101)。短路检测标志是控制标志，当判定在逆变器300中发生短路时将该短路检测标志设定为开启。在初始状态中该标志为关闭。当短路检测标志为开启时(步骤S101：否)，即，当判定在逆变器300中发生短路时，短路检测处理结束。以给定间隔重复执行短路检测处理。

[0093] 当短路检测标志为关闭时(步骤S101：是)，判定是否存在异常检测信号(步骤S102)。异常检测信号是设置在逆变器300的开关元件Q3至Q8的每一个开关元件中的公知的自保护电路的输出信号。考虑IGBT的低电流耐久性来设置自保护电路，并将该自保护电路配置成当在开关元件中产生过电流时输出异常检测信号。当不存在异常检测信号时(步骤S102：否)，短路检测处理结束。

[0094] 当存在异常检测信号时(步骤S102：是)，HVECU 100关断逆变器300(步骤S103)。关断意为停止驱动开关元件(即，关断所有开关元件)。

[0095] 在关断逆变器300之后，判定是否满足相短路判定条件(步骤S104)。根据本实施例的相短路判定条件是逆变器300的负载电流IL大于包括在逆变器300的每一相中的电流传感器的检测误差电流值ILn的两倍。然而，应理解该相短路判定条件仅是示例，并且可根据设计做出各种改变而不脱离本发明的原理。

[0096] 在混合动力车辆1的行驶期间，即使逆变器300关断，经由输出轴OS连接到驱动轮的电动发电机MG旋转。结果是，从电动发电机MG的旋转产生反电动势。

[0097] 当逆变器300没有发生短路时，即使出现这类反电动势，处于关断状态的逆变器300中也没有电流流过。另一方面，如果在逆变器300中出现短路部分，则形成包括短路部分的电流循环路径，并且电流在逆变器300中流过。表示该电流的电流值大于电流传感器的检测误差。

[0098] 因此，如果检测到等于或大于包括用于提高检测精度的余量(margin)的基准值(检测误差电流值ILn的两倍值)的负载电流，则可以以高精度判定在逆变器300中存在短路部分。

[0099] 如果不满足短路判定条件(步骤S104：否)，则控制向步骤S106推进，并且逆变器300返回到正常驱动控制。一旦逆变器300返回到正常驱动控制，则短路检测处理结束。

[0100] 如果另一方面，满足短路判定条件(步骤S104：是)，则将短路检测标志设定为开启(步骤S105)。一旦将短路检测标志设定为开启，则逆变器300返回到正常驱动控制(步骤S106)，并且短路检测处理结束。

[0101] 其次，参考图7，将描述详细的短路检测处理。图7是详细的短路检测处理的流程图。详细的短路检测处理是用于检测逆变器300的更详细的短路状态的处理。

[0102] 在图7中，判定上述短路检测标志是否为开启(步骤S111)。如果短路检测标志为关闭(步骤S111：否)，则详细的短路检测处理结束。以给定的间隔重复执行详细的短路检测处理。

[0103] 如果短路检测标志为开启(步骤S111：是)，则检查详细的短路信息的存在或不存在，并且判定是否不存在详细的短路信息(步骤S112)。详细的短路信息是涉及逆变器300的短路的详细信息，并且如需要可包括关于逆变器300的短路是对应于仅一相短路的一相短路还是对应于二相或更多相短路的多相短路的信息，指明短路臂的信息，指明短路相的信息等。当这种详细短路信息已经存在时(步骤S112：否)，详细的短路检测处理结束。

[0104] 当不存在详细短路信息时(步骤S112：是)，判定是否满足短路相判定条件(步骤S113)。在本实施例中的短路相判定条件为非短路相的电流值等于或者大于设定成电流传感器的检测误差电流值ILn的三倍的基准值。在实验上、经验上或理论上设定该基准值，以便确保指明短路相的给定水平或更高精度，并且可根据设计做出各种改变。

[0105] 如果不满足短路相判定条件(步骤S113：否)，则发现难以采用高精度指明短路相，并且详细的短路检测处理结束。如果另一方面，满足短路相判定条件(步骤S113：是)，则判定逆变器300的短路是否为一相短路(步骤S114)。

[0106] 参考图8至图11，将描述基于判定逆变器300的短路是一相短路还是多相短路的原理。

[0107] 图8A至图8C以及图9A至图9C是说明一相短路的检测原理的图。

[0108] 在图8A中，示出一相短路时在逆变器300中流过的负载电流IL的时间特性。一相短路发生时，与非短路相中流过的电流(见图8A中的细实线和虚线)相比，在短路相中流过大电流(见图8A中的粗实线)。

[0109] 如果在负载电流值的每一个(每一相电流值)上执行获得绝对值的操作(将其称为“绝对值操作”)，则相应负载电流具有如图8B所示的波形。

[0110] 如果经历绝对值操作的负载电流值进一步经过平滑化操作(将电流值转换成有效值的操作)，则相应的负载电流具有如图8C所示的波形。即，短路相的电流值变成大于其它非短路相的电流值。

[0111] 在图9A至9C中，另一方面，示出相对于图8A至图8C的情况，绝对值操作和平滑化操作的执行顺序是否颠倒的情况。即，在绝对值操作之前执行平滑化操作(见图9B)，以及在后执行绝对值操作(图9C)。

[0112] 因为从图8A-图8C与图9A-图9C之间的比较显而易见的，在一相短路的情况下，即使绝对值操作和平滑化操作的执行顺序颠倒，最终获得的负载电流中的关系没有改变。即，图8C与图9C相互等同。

[0113] 因此，可通过获得针对相应相的对应于图8C的那些负载电流的电流值和对应于图9C的那些负载电流的电流值以及比较图8C的电流值与图9C的电流值，来判定在逆变器300中发生的短路是否为一相短路。

[0114] 同时，图10A至图10C与图11A至图11C是说明检测多相短路原理的图。

[0115] 在图10A中，示出多相短路时在逆变器300中流过的负载电流IL的时间特性。发生多相短路的时候，与在一相短路时获得的电流值相比，在短路相中流过的电流值减小(见图10A中的粗实线和虚线)。

[0116] 如果负载电流值中的每一个(每一相电流值)受到与图8B的绝对值操作类似的绝对值操作，并且然后受到平滑化操作，则相应负载电流具有如图10C所示的波形。即，在多相短路情况下，如果每个负载电流值经过绝对值操作，并且然后经过平滑化操作，则相应相的负载电流值互相没有太大区别。

[0117] 另一方面，相对于图10A-图10C的情况，在图11A-11C中示出绝对值操作和平滑化操作的执行顺序颠倒的情况。即，在绝对值操作之前执行平滑化操作(见图11B)，以及在后执行绝对值操作(见图11C)。

[0118] 从图10A-图10C与图11A-11C之间的比较而显而易见的，在多相短路的情况下，如果绝对值操作和平滑化操作的执行顺序颠倒，则最终获得的负载电流中的关系改变。即图10C与图11C不相同。

[0119] 因此，通过获得针对相应相的对应于图10C的那些负载电流的电流值与对应于图11C的那些负载电流的电流值，并且相互比较电流值，可判定在逆变器300中发生的短路是否为多相短路。

[0120] 返回参考图7，当逆变器300的短路是一相短路时(步骤S114：是)，然后判定短路相(步骤S115)，并且进一步判定短路臂(步骤S116)。

[0121] 在一相短路的情况下，在短路相中流过的电流值为非短路相的电流值的两倍。因此，判定如图8C所示在平滑化操作之后具有最大电流值的相为短路相。一旦判定短路相，可取决于在短路相中流过的电流的方向(正或负)，来判定是上臂短路还是下臂短路。更具体地，如果在如图9B所示的平滑化操作之后的电流值符号为正，则判定上臂短路。如果该电流值的符号为负，则判定下臂短路。

[0122] 一旦完成短路臂的判定，则将关于短路相和短路臂的信息存储为详细的短路信息(步骤S117)。同样，如果在逆变器300中发生的短路为多相短路(步骤S114：否)，则将多相短路的发生存储为详细的短路信息(步骤S117)。一旦存储详细的短路信息，则详细的短路检测处理结束。当基于在步骤114中做出的否定决定(否)，判定在逆变器300中发生的短路是多相短路时，如上所述可从逆变器300的负载电流值来判定多相短路其本身。因此，在步骤S114中做出否定决定(否)之后，可进一步执行判定其是否为多相短路的步骤。

[0123] 其次，将参考图12来描述车辆停止判定处理。图12是车辆停止判定处理的流程图。车辆停止判定处理是精确判定混合动力车辆1是否停止的处理，以便执行稍后将描述的车辆停止时间逆变器驱动控制。当HVECU110执行存储在ROM中的控制程序时，实施车辆停止判定处理。

[0124] 在图12中，首先判定是否满足停止判定条件(步骤S201)。在本实施例中，当MG转速Nmg低于预定值NI，并且制动踏板操作量Tb等于或大于预定值Tb1时，满足停止判定条件。满足该停止判定条件的情况是“电动机的转速等于或小于第一阈值并且执行停止车辆的操作的情况”中的一个示例。

[0125] 如果不满足停止判定条件(步骤S201：否)，则车辆处于非停止状态(即，不处于停止状态)(步骤S207)。当判定车辆处于非停止状态时，将停止判定标志设定为关闭。如果判定车辆处于非停止状态，则车辆停止判定处理结束。以预定间隔重复执行车辆停止判定处理，并且当处理的一个周期结束之后经过预定时间长度时，控制再次返回到步骤S201。

[0126] 如果，另一方面，满足停止判定条件(步骤S201：是)，则判定停止判定标志是否为关闭(步骤S202)。如果停止判定标志为开启(步骤S202：否)，则控制返回到步骤S201。

[0127] 如果停止判定标志为关闭(步骤S202：是)，则开始采用计时器的时间测量(步骤S203)。采用计时器来测量的测量时间是在实验上、经验上或理论上预先设定的基准时间。一旦开始采用计时器的时间测量，则判定车辆是否保持在满足停止判定条件的状态(步骤S204)。如果在采用计时器的时间测量期间不再满足停止判定条件(步骤S204：否)，则控制推进到步骤S207。

[0128] 如果满足停止判定条件(步骤S204：是)，则判定采用计时器的时间测量是否完成(步骤S205)。即，在步骤S205中，判定车辆是否已经相对上述基准时间而保持满足车辆判定条件的情况。

[0129] 如果采用计时器的时间测量没有完成(步骤S205：否)，即，车辆保持在满足停止判定条件的情况下的期间仍然比基准时间更短，则控制返回到步骤S204。

[0130] 如果采用计时器的时间测量完成(步骤S205：是)，则判定混合动力车辆1停止，并且停止判定标志设定为开启(步骤S206)。如果停止判定标志设定为开启，则车辆停止判定处理终止。

[0131] 其次参考图13，将描述车辆停止时间逆变器驱动控制。图13是车辆停止时间逆变器驱动控制的流程图。车辆停止时间逆变器驱动控制是用于当车辆停止时节省逆变器300的电力消耗的控制。

[0132] 在图13中，首先判定停止判定标志是否为开启(步骤S301)。如果停止判定标志为开启(步骤S301：是)，则判定逆变器300是否处于正常控制下(步骤S302)。为了方便，正常控制包括除了特定相接通控制的控制，并且例如涉及上述PWM控制。当特定相接通控制包括一相接通控制、二相接通控制以及三相接通控制时，将借助于本实施例的示例描述三相接通控制。当逆变器300不在正常控制下时(步骤S302：否)，即当正在执行三相接通控制时，控制返回到步骤S301。

[0133] 如果，另一方面，停止判定标志为开启，并且逆变器300在正常控制下(步骤S302：是)，则HVECU 110执行三相接通处理(步骤S400)。三相接通处理是控制执行三相接通控制的方式的处理。当三相接通处理结束时，车辆停止时间逆变器驱动控制结束。与上述车辆停止判定处理类似，以给定间隔重复执行车辆停止时间逆变器驱动控制。

[0134] 如果，另一方面，在步骤S301中停止判定标志为关闭(步骤S301：否)，则判定是否正在执行三相接通控制(步骤S303)。如果没有执行三相接通控制(步骤S303：否)，则控制返回到步骤S301。

[0135] 如果在步骤S303中执行三相接通控制(步骤S303：是)，则HVECU110输出返回指令信号(步骤S304)。如果对控制总线11产生返回指令信号，则车辆停止时间逆变器驱动控制结束。如果对控制总线11产生返回指令信号，则车辆停止时间逆变器驱动控制结束。采用由此对控制总线11产生的返回指令信号，MGECU 120终止正在执行的三相接通控制，并且使逆变器300的控制模式返回到正常模式。车辆停止时间逆变器驱动控制如上所述进行。

[0136] 参考图14，将详细描述三相接通处理。图14是三相接通处理的流程图。

[0137] 在图14中，首先判定在逆变器300中是否发生任何短路(步骤S401)。基于在如上所述的短路检测处理中设定的短路检测标志的状态来判定是否发生短路。

[0138] 如果在逆变器300中没有发生短路(步骤S401：否)，即，如果短路检测标志为关闭，则HVECU 110命令MGECU 120执行正常三相接通控制(步骤S406)。如果对控制总线11产生作为用于执行正常三相接通控制的指令的正常三相接通指令信号，则MGECU 120响应于正常三相接通指令信号，对逆变器300执行三相接通控制。

[0139] 三相接通控制是用于设置逆变器300的U相、W相和V相的所有上臂(即，正极侧开关元件，其是根据本发明的第一开关元件的一个示例)，或者所有下臂(即，负极侧开关元件，其是根据本发明的第二开关元件的一个示例)为关断状态，并且设置所有其它臂为接通状态的控制。如果执行三相接通控制，则当车辆停止时，在逆变器300中不发生切换操作；因此可节省切换操作所需的电力消耗。

[0140] 在正常三相接通控制中，可设置上臂或下臂为接通状态，或者可预先设定用于设置上臂或下臂为接通状态的控制逻辑。

[0141] 尽管在上文已经描述特定相接通控制是三相接通控制的情况，但是理所当然地，可根据需要采用二相接通控制或一相接通控制来替代在此描述的三相接通控制。

[0142] 如果在步骤S401中确定在逆变器300中发生短路(步骤S401：是)，则判定是否存在关于短路臂的信息(步骤S402)。

[0143] 在下面两种情况下不存在关于短路臂的信息。即，第一种情况是当在如上所述的详细短路信息中不包括关于短路臂的信息时的情况，即，当在逆变器30中发生多相短路时，以及第二种情况是当不存在详细短路信息其本身时，即，当不满足短路相判定条件时的情况。

[0144] 如果不存在关于短路臂的信息(步骤S402：否)，则HVECU 110命令MGECU 120不执行三相接通控制(步骤S405)，并且三相接通控制结束。即，当没有确定短路臂时，不能判定上臂和下臂中的哪一种经历打开其开关元件的切换操作，并且因此，不执行三相接通控制。

[0145] 当存在关于短路臂的信息(步骤S402：是)时，即，当在逆变器300中发生的短路是一相短路时，判定上臂中的任意一个上臂是否短路(步骤S403)。如果上臂中没有一个短路(步骤S403：否)，即，如果下臂中的任意一个下臂短路，则执行下臂三相接通控制(步骤S407)。下臂三相接通控制是用于打开下臂的所有开关元件并且关断上臂的所有开关元件的控制。

[0146] 如果，另一方面，上臂中的任意一个上臂短路(步骤S403：是)，则进一步判定下臂中的任意一个下臂是否短路(步骤S404)。如果下臂以及上臂短路(步骤S404：是)，即，如果一相的上臂和下臂短路，则HVECU 110命令MGECU 120不执行三相接通控制(步骤S405)，并且三相接通处理结束。即，当上臂和下臂短路时，由于三相接通控制在上臂和下臂中肯定发生短路；因此，不执行三相接通处理。

[0147] 如果在步骤S404中没有一个下臂短路(步骤S404：否)，即，如果在逆变器300中仅上臂短路，则执行上臂三相接通控制(步骤S408)。上臂三相接通控制是用于打开上臂的所有开关元件并且关断下臂的所有开关元件的控制。

[0148] 在步骤S407或步骤S408中实施通过指定将要打开的三相的臂来执行的三相接通控制(与正常的三相接通控制不同)之后，三相接通处理结束。如上所述实施三相接通处理。

[0149] 如上所说明，根据本实施例的车辆停止时间逆变器驱动控制，可节省或减少当混合动力车辆1停止时在三相接通控制下切换逆变器300所需的电力。

[0150] 特别地，当在逆变器300的上臂和下臂中的一个臂中发生短路时，将发生短路的臂设定为在三相接通控制下的接通侧臂。因此，可始终确保关断侧臂的电绝缘，并且在三相接通控制下安全操作逆变器300，以使得当车辆停止时节省电力消耗的效果可以被最大化。

[0151] 应理解，本发明不限于上述实施例，而是可根据需要在不脱离本发明的原理和概念的这种范围内改变，所述本发明的原理和概念可从所附权利要求和说明书的整体中读出，并且在本发明的技术领域中同样包括涉及这种改变的车辆控制系统。