逆变器电路、逆变器控制装置以及车辆驱动装置

技术领域

本公开涉及向搭载于车辆等的马达提供驱动电力的逆变器电路、逆变器控制装置以及车辆驱动装置。

背景技术

由于驱动源采用马达的电动汽车、混合动力汽车等车辆的高度化，要求向马达提供电力的逆变器及其控制电路的高功能化。在这些车辆中，通过电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)，根据来自各种传感器的检测信号、来自车载装置的信号来判定车辆的行驶状态、驾驶员的驾驶操作状态等。

通常，在车辆中设置有在驻车时阻止车轴旋转的驻车锁止机构。在电动汽车等中也是，通过在驻车锁止过程中使锁止销啮合于与轮胎一同旋转的齿轮等而将轮胎机械固定，从而停车。

专利文献1公开了一种驻车锁止控制装置，该驻车锁止控制装置将逆变器控制为：在车辆中，调整驻车齿轮的齿槽的停止位置使得驻车锁止机构的驻车齿轮与爪啮合，将驻车齿轮锁止而将电动马达的输出轴机械固定，由此防止选择了驻车档位后的车辆下滑。

专利文献1：日本公开公报特开2018-176832号公报

在日本公开公报特开2018-176832号公报等所记载的搭载有驻车锁止控制装置的电动汽车等中，根据与驾驶员对油门踏板等的操作对应的指令而进行朝向马达的通电，因此，当在驻车锁止过程中踩踏踏板时，即使向马达通电，马达也无法旋转。

此时，由于来自马达的旋转信号没有到来，因此逆变器的上位控制部进行控制，使得提供更多的电力以使马达旋转。其结果为，在驻车锁止过程中，在马达中大电流流动，产生马达的温度上升、逆变器电路的温度上升、消耗电力等问题。

另外，在日本公开公报特开2018-176832号公报等所记载的搭载有驻车锁止控制装置的电动汽车等中，例如，在由于故障等而导致驻车锁止机构不工作、无法将驱动轮机械固定的情况下，存在无法使车辆停止的问题。

在这样的情况下，也存在以下问题：要想维持车辆的停止状态，尽管转移到驻车锁止，也需要驾驶员操作制动踏板等来应对，驾驶员的负担变大。

发明内容

根据本公开的一个方式，是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供一种逆变器电路，即使是在电动汽车等的驻车锁止过程中油门踏板被操作的情况下，该逆变器电路也能够避免向马达通电。根据本公开的一个方式，是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供一种逆变器电路，即使在电动汽车等的驻车锁止机构不工作的情况下该逆变器电路也能够维持车辆的停止状态。

作为实现上述目的并解决上述课题的一个手段，具有以下的结构。即，本公开的例示的第一实施方式的第一发明是一种逆变器电路，其对作为车辆的驱动源的电动马达进行驱动，其特征在于，该逆变器电路具有：驻车锁止指示检测部，其检测抑制所述车辆的驱动轮旋转的驻车锁止指示；以及通电停止部，在检测到所述驻车锁止指示的情况下，该通电停止部使朝向所述电动马达的驱动电流停止。

本公开的例示的第一实施方式的第二发明是一种电动马达驱动用的逆变器控制装置，其特征在于，该逆变器控制装置通过上述例示的第一实施方式的第一发明的逆变器电路而对所述电动马达进行驱动控制。

本公开的例示的第一实施方式的第三发明是一种车辆驱动装置，其特征在于，该车辆驱动装置具有上述例示的第一实施方式的第二发明的逆变器控制装置。

作为实现上述目的并解决上述课题的一个手段，具有以下的结构。即，本公开的例示的第二实施方式的第一发明是一种逆变器电路，其对作为车辆的驱动源的电动马达进行驱动，其特征在于，该逆变器电路具有：驻车锁止指示检测部，其检测抑制所述车辆的驱动轮旋转的驻车锁止指示；旋转角度检测部，其检测所述电动马达的转子旋转角度；以及控制部，在检测到所述驻车锁止指示的情况下，该控制部对所述电动马达进行控制，使得所述转子旋转角度成为一定值以下。

本公开的例示的第二实施方式的第二发明是一种电动马达驱动用的逆变器控制装置，其特征在于，该逆变器控制装置通过上述本公开的例示的第二实施方式的第一发明的逆变器电路来驱动控制所述电动马达。

本公开的例示的第二实施方式的第三发明是一种车辆驱动装置，其特征在于，该车辆驱动装置具有上述本公开的例示的第二实施方式的第二发明的逆变器控制装置。

根据本公开的一个方式，即使在电动汽车等的驻车锁止过程中油门被操作，也向作为驱动源的马达提供电力，由此能够抑制逆变器电路和马达的温度上升而避免故障，并且能够抑制电池的功耗。

进而，在逆变器控制装置中，能够抑制电池的功耗。

进而，在车辆驱动装置中，能够抑制电池的功耗。

根据本公开的一个方式，通过基于逆变器电路的马达控制来实现驻车锁止功能，由此能够在车辆中提高驻车锁止功能的冗余性，即使在机械驻车锁止功能不工作的情况下也能够维持车辆的停止状态。

进而，在逆变器控制装置中，即使在机械驻车锁止功能不工作的情况下，也能够维持车辆的停止状态。

进而，在车辆驱动装置中，即使在机械驻车锁止功能不工作的情况下，也能够维持车辆的停止状态。

通过以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。

附图说明

图1是示出搭载有本公开的第一实施方式的逆变器电路的车辆的整体结构的框图。

图2是示出搭载有本公开的第二实施方式的逆变器电路的车辆的整体结构的框图。

图3是示出对车辆的驱动轮进行锁止的驻车锁止机构的结构的一部分的图。

图4是示出基于第一实施方式的逆变器电路的驻车锁止功能的锁止动作和锁止解除动作的处理过程的流程图。

图5是示出基于第二实施方式的逆变器电路的驻车锁止功能的锁止动作和锁止解除动作的处理过程的流程图。

具体实施方式

<第一实施方式>

以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。图1是示出搭载有本公开的第一实施方式的逆变器电路的电动汽车等车辆的整体结构的框图。

在图1中，车辆1具有以下等部分：作为马达控制装置的电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)3；作为ECU 3的上位的控制装置(上位控制器)的车辆控制装置(VCU：Vehicle Control Unit)2；马达控制部(MCU：Motor Control Unit)9，其根据来自ECU3的控制信号而对作为车辆1的驱动源的电动马达15进行驱动；变速器11，其与电动马达15连结，将该电动马达15的旋转驱动力传递给车轮13a、13b；以及驻车锁止机构12，其内置于变速器11，将车轮13a、13b锁止为不能旋转。另外，也可以如图1中双点划线所示，将电子控制单元3和马达控制部9一体化而作为马达控制装置6。

车辆1例如是电动汽车(EV)，具有向作为动力源的电动马达15提供驱动电源的电池BT。

作为上位控制器的VCU 2向ECU 3输出例如扭矩指令值(扭矩控制指令)、制动信息、与驾驶员对变速杆5的操作对应的换挡信息等。

在车辆1行驶时，VCU 2切换扭矩控制和速度控制，在该扭矩控制中，运算与电动马达15的实际的驱动扭矩相应的目标扭矩，进行控制使得电动马达15的扭矩追随扭矩指令值，在该速度控制中，进行控制(保持)使得电动马达15的实际的转速成为目标转速。

当车辆1的驾驶员操作油门踏板21时，由油门开度传感器(未图示)检测其操作量(油门开度)。VCU 2根据来自该油门开度传感器的油门开度信息而将对车辆1的加速、减速等进行控制的信号输出给ECU 3。

在制动踏板23被操作的情况下，VCU 2将来自未图示的制动行程传感器的与制动操作量相应的信号经由ECU 3而发送给制动控制部25。制动控制部25对由制动垫、液压机构等构成的制动机构27进行控制而使车辆1停止。

另外，关于制动控制，也可以采用也包含有再生制动控制的结构，在该再生制动控制中，产生基于电动马达15的再生量的制动力。

ECU 3具有以下等部分：控制部(CPU)8，其由例如微型计算机构成，进行根据来自VCU 2的与油门操作量对应的扭矩指令值来决定电流矢量的指令值等矢量控制，并且负责ECU 3整体的控制；以及PWM信号生成部19，其根据来自CPU 8的电压指令值等而生成脉冲宽度调制(PWM)信号。另外，电压指令值能够通过使用了公知的矢量控制技术的运算而取得。

这样，ECU 3将与对车辆1的加速请求、减速请求以及停止请求对应的输出信号发送给MCU 9而对电动马达15进行驱动控制。因此，ECU 3具有预先存储有电动马达15的驱动控制程序等的读出专用存储器(ROM)4。

MCU 9的预驱动器部7根据来自PWM信号生成部19的脉冲宽度调制信号而对PWM控制信号的占空比进行增减，由此生成构成逆变器电路10的马达驱动部18的半导体开关元件的接通/断开控制信号(也称为马达指令信号或栅极驱动信号)。

从外部电池BT对马达驱动部18中的向电动马达15提供驱动电流的多个半导体开关元件提供马达驱动用的电源。半导体开关元件也称作功率元件，例如，使用MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等开关元件。

逆变器电路10除了马达驱动部18之外，还具有后述的驻车锁止信号检测部14、通电停止部16等。

电动马达15例如是三相无刷DC马达，构成三相(U相、V相、W相)的逆变器电路10的马达驱动部18的半导体开关元件与电动马达15的各相对应。电动马达15进行作为进行旋转驱动的电动机的动力运行工作和转子从驱动轮等接受旋转能量而作为发电机进行动作的再生工作。

图3是示出对车辆1的驱动轮进行锁止的驻车锁止机构12的结构的一部分的图。如图2所示，驻车锁止机构12包含驻车拉杆33、驻车柱34以及具有沿周向以一定间隔配置的齿的驻车齿轮32等。驻车拉杆33形成为大致L字形状，其一端安装于使驻车拉杆33沿轴向移动的制动器板(detent plate，未图示)，并在另一端设置有与驻车柱34抵接的驻车凸轮(圆锥体)33a。

驻车柱34通过圆锥形状的驻车凸轮33a向图中的A方向进行动作而被顶起，以支承销35作为中心转动。在驻车柱34设置有爪部34a。即，通过驻车凸轮33a向A方向被按压，驻车柱34向图中的B方向被顶起。

当驻车柱34的爪部34a被顶起至与齿轮形状的驻车齿轮32中的形成在相邻的齿之间的凹部啮合的位置时，驻车齿轮32与驻车柱34啮合。其结果为，执行了机械地阻止与驻车齿轮32联动而旋转的驱动轮13a、13b旋转的驻车锁止。

另一方面，通过使驻车拉杆33和圆锥形状的驻车凸轮33a向与上述相反的方向(图中的C方向)移动，驻车柱34向图中的D方向下降，以支承销35作为中心转动。由此，驻车柱34的爪部34a从驻车齿轮32的凹部脱离，在驻车锁止机构12中锁止状态被解除。

接下来，对基于本实施方式的逆变器电路的驻车锁止动作进行说明。图4是示出基于本实施方式的逆变器电路的驻车锁止功能的锁止动作和锁止解除动作的处理过程的流程图。

车辆1的驾驶员在要将驱动轮锁止来抑制车辆移动的情况下，将变速杆5操作到驻车档位P或者按下未图示的驻车开关。对应于这样的操作，VCU 2将驻车锁止指示信号(使驻车锁止功能工作的信号)输出给ECU 3。

因此，当在MCU 9中设置于逆变器电路10的驻车锁止信号检测部14在图4的步骤S11中检测到从VCU 2经由ECU 3发送的驻车锁止指示信号时，在步骤S13中，确认电动马达15有无停止。

在电动马达15未停止的情况下，在步骤S15中，MCU 9使通电停止部16启动，停止从逆变器电路10向电动马达15的电源供给。同时，VCU 2对驻车锁止机构12输出请求锁止动作的信号，以使车辆1的驱动轮(车轮13a、13b)无法机械旋转。

通过上述步骤S15中的通电停止处理，不进行逆变器电路10中的开关控制(扭矩输出)，因此电动马达15的旋转停止，车辆1成为停止状态(驻车锁止状态)。此时，即使油门踏板21被踩踏，由于通电停止部16继续进行通电停止处理，因此朝向电动马达15的电源供给也保持停止，维持车辆1的停止状态。

另一方面，在通过驾驶员将变速杆5操作到驻车档位P以外的档位或者对驻车开关进行操作等而请求了解除驻车锁止的情况下，VCU 2将驻车锁止解除指示信号输出给ECU3。

在步骤S17中，在逆变器电路10的驻车锁止信号检测部14未检测到上述驻车锁止解除指示信号的情况下，逆变器电路10继续停止向电动马达15提供电源。

另一方面，在步骤S17中，当驻车锁止信号检测部14检测到驻车锁止解除指示信号时，MCU 9的逆变器电路10在步骤S19中使通电停止部16的动作停止，开始向电动马达15提供电源。

这样，当检测到驻车锁止的解除指令而开始向电动马达15通电时，在步骤S21中，逆变器电路10对马达旋转角进行控制，使得电动马达15不会因外力而旋转一定角度以上。

具体而言，逆变器电路10根据来自配置于电动马达15附近的作为旋转角传感器(MR传感器)的位置检测器17的信号来求取电动马达15的旋转角度(旋转角位置)，对向电动马达15的供给电力进行控制，使得该旋转角度成为一定范围。其结果为，能够抑制由外力引起的电动马达15旋转，防止在驻车锁止解除后车辆1移动。

另外，作为位置检测器17，例如在使用了旋转变压器的情况下，与霍尔元件等相比，能够提高旋转位置的检测精度和高温下的耐久性。另一方面，在使用了霍尔元件的情况下，与旋转变压器、编码器等相比，能够低廉地构成。

这样，在从基于驻车锁止的停止状态解除了驻车锁止的情况下，逆变器电路10通过坡道保持控制(Hill Hold Control)而对电动马达15进行控制，以对车辆1赋予与车辆环境(例如，坡道等)相应的坡道保持制动力。由此，即使在基于驻车锁止的锁止状态被解除了的情况下，也能够在坡道等处维持车辆1的停止状态。

当在步骤S23中检测到例如油门踏板21被操作等坡道保持功能的解除操作的情况下，逆变器电路10对驻车锁止机构12输出解除锁止状态的指示信号(步骤S25)。之后，在步骤S27中，逆变器电路10进行根据来自ECU 3的指令信号向电动马达15提供电源的通常的马达驱动控制。

另外，也可以采用以下结构：在上述的逆变器电路10中还具有输出部，该输出部向对车辆1的驱动轮进行机械锁止的驻车锁止机构12输出动作指示。这样，能够根据来自逆变器电路10的驻车锁止的动作指示，将车辆1的驱动轮机械锁止而使其不能旋转，因此能够减轻上位的电子控制单元(例如，ECU 3)的控制负担。

另外，也可以将逆变器电路10构成为，当在上述步骤S11中检测到驻车锁止指示的情况下，将该情况通知给VCU 2等上位控制器。此外，也可以在步骤S15中将根据驻车锁止指示而停止了对电动马达15的驱动电流的情况通知给上位控制器。这样，能够在上位的控制器中确认逆变器电路10的控制状态。

另一方面，通过在车辆的电动马达驱动用的逆变器控制装置中搭载上述的逆变器电路10而对电动马达进行控制，从而能够在车辆的驻车锁止过程中抑制逆变器控制装置和电动马达发热，抑制电池的功耗。

如以上说明的那样，本实施方式的逆变器电路构成为，在对作为车辆的驱动源的电动马达进行驱动时，在锁止指示检测部检测到抑制车辆的驱动轮旋转的驻车锁止指示的情况下，通过通电停止部来停止对电动马达的驱动电流。

这样，通过构成为由逆变器电路识别驻车锁止状态，并且即使油门踏板被操作也不向电动马达通电，从而能够在电动汽车等的驻车锁止过程中抑制逆变器电路和电动马达发热(温度上升)以避免故障，并且能够抑制电池的功耗。

另外，通过停止从逆变器电路向电动马达提供电源的马达控制而使车辆成为驻车锁止状态，因此能够进行不使用机械驻车锁止机构的驻车锁止，上位的电子控制单元(ECU)不进行与之相伴的朝向电动马达的通电控制、驻车锁止状态的识别等，因此能够减轻控制负担。

<第二实施方式>

根据本公开的一个方式，通过基于逆变器电路的马达控制来实现驻车锁止功能，由此能够在车辆中提高驻车锁止功能的冗余性，即使在机械驻车锁止功能不工作的情况下也能够维持车辆的停止状态。

如图2所示，逆变器电路10除了马达驱动部18之外，还具有后述的驻车锁止信号检测部14、驻车状态检测部24以及驻车锁止解除部26等。

因此，当在MCU 9中设置于逆变器电路10的驻车锁止信号检测部14在图5的步骤S111中检测到从VCU 2经由ECU 3发送的驻车锁止指示信号时，在步骤S113中，判断是否满足了规定的坡道保持条件。

作为坡道保持条件，例如，判定是否油门踏板21的操作量(油门开度)为0并且制动踏板23被踩踏、基于来自车速传感器31的检测信号的车速为规定的值以下。另外，关于车速，可以是，在电动马达15设置输出轴旋转传感器，基于由此检测出的信号来获取车速。另外，也可以通过CAN通信等基于车内网络的通信而从车辆的其他控制器来获取。

在满足了坡道保持条件的情况下，在步骤S115中，确认电动马达15有无停止。在电动马达15未停止的情况下，在步骤S117中，MCU 9的逆变器电路10对马达旋转角进行控制，使得电动马达15的转子旋转角度成为一定角度以下。

这里，根据来自配置于电动马达15附近的作为旋转角传感器(MR传感器)的位置检测器17的信号来求取电动马达15的旋转角度(旋转角位置)，对朝向电动马达15的供给电力进行控制，使得该旋转角度成为一定值以下。

另外，作为位置检测器17，例如，在使用了旋转变压器的情况下，与霍尔元件等相比，能够提高旋转位置的检测精度和高温下的耐久性。另一方面，在使用了霍尔元件的情况下，与旋转变压器、编码器等相比，能够低廉地构成。

在接下来的步骤S119中，逆变器电路10通过驻车状态检测部24来检测是否驻车锁止机构12进行工作而使车辆1的驱动轮(车轮13a、13b)无法机械旋转(是否处于锁止状态)。

在从上述的步骤S111中检测到驻车锁止指示之后至在步骤S119中检测到驱动轮成为锁止状态为止的期间，在步骤S117中，逆变器电路10对电动马达15进行控制，使得转子旋转角度成为一定值以下。由此，即使油门踏板21被踩踏，也维持车辆1的停止状态。

即，从驻车锁止指示发出之后至机械锁止完全起作用为止(至图3的驻车齿轮32与驻车柱34嵌合为止)的期间，与其并行地，通过基于逆变器电路10的马达控制而使驻车锁止功能进行动作，由此能够在此期间保持为车辆1不动。另外，能够缩短从驻车锁止指示发出至车辆1能够维持停止状态为止的时间。

而且，即使在由于故障等而导致机械驻车锁止功能不工作、驻车状态检测部24未检测到锁止状态的情况下，也能够通过基于逆变器电路10的马达控制的驻车锁止功能来保持车辆1停止。

当在步骤S119中检测到驱动轮处于锁止状态的情况下，在步骤S121中，逆变器电路10通过驻车锁止信号检测部14来检测是否从VCU 2经由ECU 3输入了驻车锁止解除指示信号。驻车锁止解除指示信号是对应于驾驶员将变速杆5操作到驻车档位P以外的档位或者对驻车开关进行操作等驻车锁止的解除请求而输出的。

当在步骤S121中检测到驻车锁止解除指示信号时，在接下来的步骤S123中，逆变器电路10使上述的转子旋转角度的控制停止。

在步骤S125中，逆变器电路10判断是否检测到对驻车锁止机构12指示解除锁止状态的指示信号，例如与车辆1的制动踏板23的操作、或者油门踏板21的操作对应的信号。

在检测到上述的指示信号的情况下，在步骤S27中，逆变器电路10通过驻车锁止解除部26而对驻车锁止机构12输出用于解除锁止状态的指示信号。

例如，驻车锁止解除部26根据预先决定的信号而解除驻车锁止功能，该预先决定的信号例如是与在刚刚踩下制动踏板23后踩下油门踏板21的操作对应的信号，或者是与在规定的时间内规定的次数踩下油门踏板21的操作对应的信号。

由于能够由逆变器电路10主动地解除驻车锁止功能，从而能够从驻车锁止状态使电动马达15旋转，使车辆1移动。由此，能够使从驻车锁止状态朝向开始进行通常行驶的转移顺畅化并且简单化。另外，通过除了通常的锁止解除用按钮的操作以外还准备有多种驻车锁止功能的解除方法，从而车辆操作的便利性提高。

在接下来的步骤S129中，逆变器电路10根据来自ECU 3的指令信号而进行向电动马达15提供电源的通常的马达驱动控制。

另外，也可以构成为，在上述的逆变器电路10中还具有信号输出部，在作为锁止状态检测部的驻车状态检测部24未检测到驻车锁止机构12的锁止状态的情况下，该信号输出部输出表示未检测到的信号。

这样，能够将在驻车锁止机构12中机械锁止功能未工作的情况传达给上位的电子控制单元(ECU)。其结果为，上位单元能够对驾驶员警告(警示)机械锁定功能未工作，提供与经销商、维修工厂等有关的信息等，提示进行针对不工作的应对。

此外，也可以在逆变器电路10中具有信号产生部，在对车辆1赋予基于坡道保持控制的坡道保持制动力的情况下，当基于坡道保持制动力的车辆1的停止时间达到一定时间以上(例如，30秒以上或者1分钟以上)时，该信号产生部产生请求驻车锁止机构12的驻车锁止功能的信号或者执行驻车锁止机构12的驻车锁止功能的信号。

当在坡道保持状态下车辆1停止了一定时间以上的情况下，由驻车锁止机构12将车辆1的驱动轮(车轮13a、13b)机械锁止，由此能够提高便利性，抑制电池BT的功耗。

而且，也可以是，在逆变器电路10中，在使车辆1从坡道保持状态起步时，产生解除驻车锁止的状态的信号。

在这种情况下，例如，控制为仅通过油门操作就能够从坡道保持状态自动解除驻车锁止，由此，不知道处于驻车锁止中的驾驶员能够通过与通常的从坡道保持状态向行驶状态转移的情况相同的指示(操作)而使车辆1起步。此外，由于能够迅速地从驻车锁止状态解除，因此能够抑制电力的消耗。

如以上说明的那样，第二实施方式的逆变器电路构成为，在对作为车辆的驱动源的电动马达进行驱动时，在驻车锁止信号检测部检测到抑制车辆的驱动轮旋转的驻车锁止指示的情况下，根据来自检测电动马达的转子旋转角度的位置检测器的检测结果而对电动马达进行控制，使得电动马达的转子旋转角度成为一定值以下。通过基于这样结构的逆变器电路的马达控制，能够实现驻车锁止功能。

另外，在车辆具有对驱动轮进行机械锁止的驻车锁止机构的情况下，能够成为兼用该机械驻车锁止功能和基于使用了逆变器电路的马达控制的驻车锁止功能的冗余结构。其结果为，即使在驻车锁止机构由于故障等而不工作的情况下，也能够通过基于马达控制的驻车锁止功能来维持车辆的稳定的停止状态。

由此，能够将基于逆变器电路的马达控制的驻车锁止功能用作机械驻车锁止机构的备用或者其代替，能够提高驻车锁止功能的冗余性，减轻驾驶员的负担。