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【発明の名称】 ハイブリッド車両
【発明者】 【氏名】落合 志信

【氏名】吉川 慎司
【要約】 【課題】パワードライブユニット内で短絡が発生した場合、モータ制御装置への負荷を増やさずに、すみやかにパワードライブユニットを停止できるようにする。

【解決手段】パワードライブユニット７を構成する自己保護回路７５は、スイッチング素子の温度が所定温度以上あるいはパワードライブユニット７に流れる電流が所定電流以上になると、スイッチング素子への制御信号２３−１を所定時間遮断する。また、自己保護回路７５は、この遮断による自己保護状態を示す短絡信号２３−２を外部に出力する。モータ制御装置５は、自己保護回路７５からの短絡信号２３−２を検知し、自己保護状態が所定回数以上あるいは自己保護状態の累積時間が所定時間以上になると制御信号２３−１の出力を停止する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジンと、電気エネルギーで作動するモータと、スイッチング素子を有し該スイッチング素子を用いた電流制御により前記モータを駆動するパワードライブユニットと、前記スイッチング素子にスイッチングを行わせる制御信号を出力する制御装置とを備えたハイブリッド車両において、前記パワードライブユニットは、前記スイッチング素子の温度が所定温度以上あるいは前記パワードライブユニットに流れる電流が所定電流以上になると、前記スイッチング素子への制御信号を所定時間遮断するとともに、該遮断による自己保護状態を示す信号を外部に出力する自己保護回路をさらに備え、前記制御装置は、前記自己保護回路からの信号を検知し、前記自己保護状態が所定回数以上あるいは前記自己保護状態の累積時間が所定時間以上になると前記制御信号の出力を停止することを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】 前記ハイブリッド車両は、少なくとも前記自己保護回路および前記制御装置に駆動電力を供給するバッテリを備え、前記制御装置は、前記バッテリの電圧が所定電圧以下の場合、前記自己保護回路からの信号の検知を行わないことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド車両に関し、特にモータを駆動するパワードライブユニットの保護制御を行うハイブリッド車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、車両走行の推進力として、燃焼エネルギーで作動するエンジンの他に電気エネルギーで作動するモータを備えたハイブリッド車両が知られている。このハイブリッド車両の一種に、モータをエンジンの出力を補助する補助駆動源として使用するパラレルハイブリッド車がある。このパラレルハイブリッド車は、例えば、加速時においてはモータによってエンジンの出力を補助し、減速時においては減速回生によってバッテリ等への充電を行う等、様々な制御を行い、バッテリの残容量を確保しつつ運転者の要求を満足できるようになっている（例えば、特開平７−１２３５０９号公報）。ハイブリッド車両は、モータの駆動あるいは回生を行うために、パワードライブユニットを備える。パワードライブユニットは、複数のスイッチング素子を備え、このスイッチング素子を用いた電流制御によりモータを駆動あるいは回生する。また、ハイブリッド車両は、これらスイッチング素子にスイッチングを行わせる制御信号を出力するモータ制御装置を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、パワードライブユニット内で短絡が生じた場合、パワードライブユニット内のスイッチング素子の破損を防止するために、すみやかにスイッチング素子による電流制御を停止する必要がある。このスイッチング素子による電流制御の停止は、モータ制御装置に行わせることも可能である。しかし、この場合、短絡への対応のために高速な処理が必要となることから、モータ制御装置は、処理の負荷が大きくなる。そのため、モータ制御装置は、モータ２のトルク制御等の重要な処理を、要求される処理周期で行えなくなるおそれがある。さらに、短絡発生の検出において誤検出が生じることがある。そのため、短絡の誤検出に対する対策も取る必要がある。
【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、パワードライブユニット内で短絡が発生した場合、モータ制御装置への負荷を増やさずに、すみやかにスイッチング素子による電流制御を停止できるハイブリッド車両を提供することを目的とする。また、本発明は、パワードライブユニット内での短絡に関して誤検出があっても、対応可能なハイブリッド車両を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、エンジン（１）と、電気エネルギーで作動するモータ（２）と、スイッチング素子を有し該スイッチング素子を用いた電流制御により前記モータを駆動するパワードライブユニット（７）と、前記スイッチング素子にスイッチングを行わせる制御信号を出力する制御装置（実施の形態では、モータ制御装置５）とを備えたハイブリッド車両において、前記パワードライブユニットが、前記スイッチング素子の温度が所定温度以上あるいは前記パワードライブユニットに流れる電流が所定電流以上になると、前記スイッチング素子への制御信号を所定時間遮断するとともに、該遮断による自己保護状態を示す信号を外部に出力する自己保護回路（７５）をさらに備え、前記制御装置が、前記自己保護回路からの信号を検知し、前記自己保護状態が所定回数以上あるいは前記自己保護状態の累積時間が所定時間以上になると前記制御信号の出力を停止する（実施の形態では、ステップＳ２１〜Ｓ２９，ステップＳ６１，Ｓ６２）ことを特徴とするハイブリッド車両を提供する。
【０００６】自己保護回路は、短絡発生の判定条件をスイッチング素子の温度が所定温度以上、あるいは、パワードライブユニットに流れる電流が所定電流以上とする。条件を満たすと、自己保護回路は、スイッチング素子への制御信号を所定時間遮断する。これにより、パワードライブユニット内で短絡が発生した場合、パワードライブユニットを構成する自己保護回路によりスイッチング素子による電流制御を所定時間停止できる。これにより、短絡によるスイッチング素子の破損を防止できる。また、制御装置を介さずに電流制御を所定時間停止できることから、短絡に対する対応を高速かつ短時間で行える。また、自己保護回路は制御信号の遮断による自己保護状態を示す信号を外部に出力する。制御信号の遮断は所定時間行われることから、実際に短絡が生じている場合、自己保護回路は自己保護状態とそうでない状態とを交互に制御装置に通知することになる。そこで、制御装置は、パワードライブユニット内で実際に短絡が生じているか否かの判定条件を自己保護回路からの自己保護状態の通知が所定回数以上あるいは自己保護状態を示す時間の累積時間が所定時間以上とする。条件を満たすと制御装置は制御信号の出力を停止する。これにより、制御装置は、自己保護回路の短絡の誤検出により短絡状態の通知が行われた場合と、実際に短絡が生じて短絡状態の通知がなされている場合とを区別できるようになる。よって、制御装置は、実際に短絡が生じている場合にのみ、スイッチング素子による電流制御を完全に停止できる。
【０００７】請求項２に記載の発明は、前記ハイブリッド車両が、少なくとも前記自己保護回路および前記制御装置に駆動電力を供給するバッテリ（実施の形態では、１２Ｖバッテリ９）を備え、前記制御装置が、前記バッテリの電圧が所定電圧以下の場合、前記自己保護回路からの信号の検知を行わない（ステップＳ１１）ことを特徴としている。自己保護回路や制御装置へ供給される駆動電圧が低下すると、自己保護回路および制御装置の動作が不安定になり短絡の判断に対する適切な処理が行われないおそれがある。しかし、このような状態において、制御回路は自己保護回路からの短絡信号の検知を行わないことから、動作の不安定にともなう短絡の誤検出を防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の制御装置を図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施形態によるハイブリッド車両の一種であるパラレルハイブリッド車の全体構成を示すブロック図である。この図において、符号１は燃料の燃焼エネルギーで作動するエンジンであり、符号２はエンジンと併用して用いられ電気エネルギーで作動するモータである。エンジン１及びモータ２の両方の駆動力は、オートマチックトランスミッションあるいはマニュアルトランスミッションよりなるトランスミッション（図示せず）を介して駆動輪（図示せず）に伝達される。また、ハイブリッド車両の減速時には、駆動輪からモータ２に駆動力が伝達され、モータ２は発電機として機能する。モータ２は、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収し、別途説明を行うバッテリ３の充電等を行う。なお、駆動用のモータ２とは別に、バッテリ３の充電用の発電機を備える構成としてもよい。ここで、バッテリ３は、例えば、複数のセルを直列に接続したモジュールを１単位として、更に複数個のモジュールを直列に接続して、高圧系のバッテリとして構成される。符号１９は、エンジン始動専用のスタータ（セルモータ）である。
【０００９】符号４はエンジン制御装置であり、エンジン回転数、車速等を所定期間毎にモニタしており、これらの結果からモータ回生や、アシスト、減速などのモードを判断する。また、エンジン制御装置４は、同時に前述したモードに対応して、アシスト／回生量の決定を行い、これらモードやアシスト／回生量に関する情報等をモータ制御装置５に出力する。モータ制御装置５は、上述したような情報をエンジン制御装置４から受け取ると、この指示通りにモータ２を駆動／回生させるパワードライブユニット７等の制御を行う。符号６はバッテリ制御装置であり、バッテリ３のＳＯＣ（残容量）の算出を行う。また、バッテリ制御装置６は、バッテリ３の保護のために、バッテリ３の温度が所定値以下となるようにバッテリ３の近傍に設置されたファン３５の制御等も行う。なお、エンジン制御装置４、モータ制御装置５、バッテリ制御装置６は、ＣＰＵ（中央演算装置）およびメモリにより構成され、制御装置の機能を実現するためのプログラムを実行することによりその機能を実現させる。
【００１０】符号７はパワードライブユニットであり、スイッチング素子が２つ直列接続されたものが３つ並列接続されて構成されている。このパワードライブユニット７内部のスイッチング素子は、モータ制御装置５によってオン、オフされ、これによりバッテリ３からパワードライブユニット７に供給されている高圧系のＤＣ分が三相線を介してモータ２に供給される。また、符号９は、モータ２以外の装置・回路に電力を供給し、各種補機類を駆動するための１２ボルトバッテリであり、この１２Ｖバッテリ９はバッテリ３にコンバータ８を介して接続されている。コンバータ８は、バッテリ３からの電圧を降圧して１２Ｖバッテリ９に供給する。符号１０はプリチャージコンタクタ、符号１１はメインコンタクタであり、バッテリ３とパワードライブユニット７は、これらのコンタクタを介して接続される。プリチャージコンタクタ１０、及びメインコンタクタ１１はモータ制御装置５によってオン、オフ制御が行われる。
【００１１】符号１２はモータ２の位置及び回転数を計算するセンサであり、符号１３は三相線に流れている電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する電流センサである。これらセンサ１２，１３の検出値は、モータ制御装置５に入力される。
【００１２】符号１４はパワードライブユニット７入力部の電圧Ｖｐｄｕを検出する電圧センサであり、符号１５はパワードライブユニット７に入力される電流Ｉｐｄｕを検出する電流センサである。符号１６は、バッテリ３側の電圧を検出する電圧センサである。上述した電圧および電流センサ（１４〜１６）によって検出された電圧値及び電流値はモータ制御装置５へ入力される。符号１７は、コンタクタを介してバッテリ３側を流れる電流を検出するバッテリ３側の電流センサであり、検出された電流値はバッテリ制御装置６に入力される。上述したように、各センサ１４〜１６は、コンタクタ１０、１１を介して、バッテリ３側の電圧及び電流と、コンタクタを介してパワードライブユニット７側の電圧及び電流を検出している。また、電流センサ１５で検出される電流は、コンバータ８に流れている電流分を差し引いた値となる。
【００１３】次に上述した構成からなるハイブリッド車両の制御装置の動作を簡単に説明する。先ず、バッテリ制御装置６がバッテリ３側における入出電流２５，電圧２９等の値よりの残容量を算出し、その値をモータ制御装置５へ出力する。モータ制御装置５は、受け取った残容量をエンジン制御装置４へ出力する。エンジン制御装置５は、残容量、エンジン回転数、スロットル開度、エンジントルク、モータの実トルク等によりモード（アシスト、回生、始動、減速等）と、モータ２における必要電力を決定し、モードと要求電力をモータ制御装置５へ出力する。モータ制御装置５は、エンジン制御装置４からモード及び要求電力を受け取ると、アシスト及び減速時において、パワードライブユニット７の入力側の電力（図１の電圧センサ１４、及び電流センサ１５側）が、エンジン制御装置５から受け取った要求電力になるようにフィードバックを行い、トルクを算出する。一方、モータ制御装置５は、クルーズ時において、バッテリ３の電力値（図１の電圧センサ１６、及び電流センサ１７側）が要求電力になるようにフィードバックを行いトルクを算出する。このようにトルクが算出されると、モータ制御装置５は算出したトルクに従ってパワードライブユニット７を制御する。また、モータ制御装置５は、始動時において、パワードライブユニット７を制御することにより、モータ２によるエンジン始動制御を行う。次に、モータ制御装置５はパワードライブユニット７から実トルクを受け取ると、実トルクをエンジン制御装置４へ出力する。エンジン制御装置４、モータ制御装置５、バッテリ制御装置６は、上述した処理を所定のタイミングで随時行うことにより、エンジン１、モータ２、バッテリ３の制御を行い、ハイブリッド車両を駆動させる。
【００１４】次に、ＰＤＵ７内で短絡が生じた場合の制御について説明する。始めに、ＰＤＵ７の構成について説明する。図２は、ＰＤＵ７の構成およびモータ制御装置５への入出力信号をより詳細に示した図である。なお、図２において、図１に示す信号に対応する信号には同一符号を付している。また、図２において、図１に示す信号（Ｘ）をより詳細に示した信号は、信号（Ｘ）に対し他の符号をハイフン（−）で接続した符号により示している。
【００１５】図２より、ＰＤＵ７は、３相線に流れる電流のスイッチングをおこなうスイッチング素子を６個備える。ここで、スイッチング素子は大電流型のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）とする。また、ＰＤＵ７は、バッテリ３からの電流変動の平滑化を図るための大容量のコンデンサ７１、スイッチング素子に流れる電流を検出する電流センサ７２−１，７２−２，７２−３、各スイッチング素子の温度を検出する温度センサ７３、モータ制御装置５から入力される制御信号２３−１をスイッチング素子へ供給あるいは遮断するスイッチ７４を備える。ここで、電流センサ７２−１，７２−２，７２−３は、図２に示すように直列に配置された２つのスイッチング素子のエミッタとコレクタ間にそれぞれ配置され、その検出信号は、別途説明する自己保護回路７５に入力される。温度センサ７３は、各スイッチング素子の温度を検出できるように各スイッチング素子近傍にそれぞれ設けられている。なお、図２では、紙面の都合上、１つの温度センサ７３をスイッチング素子の近傍以外の場所に示している。スイッチ７４は、通常、制御信号２３−１をスイッチング素子へ供給するために”ＯＮ”状態となっている。なお、制御信号２３−１は、スイッチング素子の個数に応じた本数の信号線によりＰＤＵ７に入力されるが、紙面の都合上信号線を１本で示している。
【００１６】さらに、ＰＤＵ７は、短絡を検知すると所定時間ＰＤＵ７での電流制御を短時間停止させる自己保護回路７５を備える。ＰＤＵ７内において短絡が発生すると、直列に配置さた３組のスイッチング素子のうち、何れかの組のスイッチング素子に大電流が流れる。また、スイッチング素子に大電流が流れると、大電流が流れたスイッチング素子は通常以上に発熱し、その温度が上昇する。そこで、自己保護回路７５は、短絡発生の判断を、電流センサ７２−１，７２−２，７２−３で検出された電流値の何れかが所定電流以上あるいは、各スイッチング素子の近傍に設けらた温度センサ７３で検出された温度値のいずれかが所定温度以上であることを条件として行う。また、自己保護回路７５は、前述の条件を満たした時点で、スイッチ７４を所定時間”ＯＦＦ”とする制御信号をスイッチ７４に対し出力する。これにより、スイッチング素子へのゲート信号がなくなり、全てのスイッチング素子が”ＯＦＦ”状態となる。また、自己保護回路７５は、スイッチ７４に対するＯＮ／ＯＦＦ制御信号に対応した信号２３−２を出力する。これにより、自己保護回路７５は、短絡が発生し、自己保護を行っている状態をモータ制御回路５に通知する。なお、以下において、自己保護にためにスイッチ７４を”ＯＦＦ”にした自己保護状態を以下では”短絡状態”と呼び、符号２３−２に示す信号を”短絡信号”と呼ぶ。
【００１７】図３（ａ）は、自己保護回路７５が出力する短絡信号２３−２の一例を示した図である。図３（ａ）において、自己保護回路７５は時刻ｔ１で短絡を検知し、スイッチ７４を”ＯＦＦ”にするとともに、短絡信号２３−２を短絡状態を示す”Ｌｏｗ”にする。自己保護回路７５は、短絡検出時刻ｔ１から所定時間Ｔ１（例えば、９〜１１［ｍｓ］）経過した時刻ｔ２において、スイッチ７４を”ＯＮ”にするとともに、短絡信号２３−２を自己保護を行っていない正常状態を示す”Ｈｉｇｈ”にする。自己保護回路７５における短絡の検出が、電流センサ７２−１，７２−２，７２−３や温度センサ７３からの信号エラー等を原因とする誤検出であれば、短時間内に再度短絡が検出されることはなく、短絡信号２３−２は正常状態を示し続けることになる。しかし、実際にＰＤＵ７内で短絡が生じている場合、自己検出回路７５は所定時間Ｔ２内に再度短絡を検出する。なお、この所定時刻Ｔ２はセンサ７２−１，７２−２，７２−３、温度センサ７３の感度やモータ２の回転数等に応じて０〜５０［ｍｓ］程度の範囲で変動する。自己保護回路７５が、時刻ｔ２において再度短絡を検知すると、再度スイッチ７４を”ＯＦＦ”にするとともに、短絡信号２３−２を短絡状態を示すＬｏｗにする。以上のように、実際にＰＤＵ７内で短絡が生じている場合、自己保護回路７５の制御により、制御信号２３−１のＯＮ／ＯＦＦが繰りかえされ、モータ制御装置５に短絡状態の通知が繰り返し行われる。
【００１８】次に、自己保護回路７５からの短絡信号２３−２を利用した、モータ制御回路５による短絡判定および短絡判定結果に基づくＰＤＵ７保護のための制御について説明する。まず、モータ制御装置５による短絡判定について説明する。モータ制御回路５は、条件１：短絡状態の累積時間が所定時間Ｔ３以上となる条件２：累積時間が所定時間Ｔ３以上となったのち、ＰＤＵへの制御信号２３−１の出力を中断し、所定時間Ｔ４経過後、再度短絡信号２３−２の検知を行い、条件１を満たすことを条件に短絡が実際に生じていると判定する。
【００１９】モータ制御装置５による短絡判定およびＰＤＵ７の保護のための処理概要を図３、図４を用いて説明する。図３（ｂ）に示すように、モータ制御回路５は、短絡状態の累積時間を計測するために累積時間カウンタを備え、短絡信号２３−２が短絡状態を示す時間の累積を行う。モータ制御装置５は、短絡時間カウンタの値が所定時間Ｔ３に対応するしきい値Ｔｈ３に達すると条件１を満たしたものと判断する。なお、図３（ｂ）では、時刻ｔ４で条件１を満たす。ここで、所定時間Ｔ３は、自己保護回路７５からの短絡状態の繰り返し通知回数を考慮して設定する。本実施の形態では、短絡状態の繰り返し通知回数３回を基準とし、Ｔ３＝３０［ｍｓ］（自己保護を行う時間Ｔ１×３回）とする。
【００２０】図４（ａ）に示すように時刻ｔ１よりＰＤＵ７内で短絡が発生し、図４（ｂ）の時刻ｔ４で条件１を満たすと判断すると、図４（ｃ）に示すようにモータ制御装置５は、インターバルカウンタを用いて所定時間Ｔ４の計測を行う。なお、所定時間Ｔ４は、バッテリ３からＰＤＵ７へ供給される電力の瞬断から復帰までの時間（例えば、２８０［ｍｓ］）を考慮して設定される。また、モータ制御装置５は、時刻ｔ４においてスイッチング制御のための制御信号２３−１の出力を中断させるために、図４（ｄ）に示すようにＰＤＵ制御フラグを”ＯＮ”から”ＯＦＦ”にする。なお、この所定時間Ｔ４において制御信号２３−１の出力を中断している状態を以下では”インターバル状態”と呼ぶ。時刻ｔ４から所定時間Ｔ４経過した時刻ｔ５において、モータ制御装置５は、制御信号２３−１の出力を再開するために、ＰＤＵ制御フラグを”ＯＮ”にするとともに、図３（ｂ）で示した短絡状態の累積時間の計測を再度行う。時刻ｔ５以降の短絡状態の累積時間が時刻ｔ６で所定時間Ｔ３に達すると、モータ制御装置５は、上記条件２を満たすと判断し、図４（ｅ）に示すように短絡フラグを短絡状態の確定を示す”ＯＮ”にする。また、これ以後に制御信号２３−１の出力を行わないようにするため、ＰＤＵ制御フラグを”ＯＦＦ”にする。以上が、ＰＤＵ７内での短絡判定、および、判定結果に対するモータ制御装置５の制御概要である。
【００２１】次に、モータ制御装置５による短絡判定の処理をフローを用いて詳細に説明する。図５はモータ制御装置５における短絡判定処理のフローを、図６は短絡判定処理内で行われる短絡検出処理のフローを示した図である。なお、図６において破線で囲んだステップＳ２１からＳ２９は、条件１に関する判断処理を、図５のステップＳ１３からＳ１９、図６のステップＳ３０〜Ｓ３６は条件２に関する判断処理を示している。図５に示す処理フローは、エンジン１が始動した後からイグニッションスイッチがオフにされるまで所定周期で繰り返し行われる。また、図５，６に示す処理において、モータ制御装置５は、各種フラグ、カウンタ等を用いる。これらフラグ、カウンタは、イグニッションスイッチがオンにされた際のモータ制御装置５における初期化処理において初期化される。
【００２２】モータ制御装置５は、１２Ｖバッテリ９の電圧が降下した状態であるか判断する（ステップＳ１１）。この処理は、別途説明するモータ制御装置５内のプロセスにより設定される電圧降下フラグの状態を参照することで判断する。１２Ｖバッテリ９の電圧が降下した状態であれば（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、モータ制御装置５は図３（ｂ）で説明した短絡時間カウンタを初期化し（ステップＳ１２）短絡判定処理を終了する。１２Ｖバッテリ９は、自己保護回路７５を含む短絡検知のための電流センサ７２−１，７２−２，７２−３，温度センサ７３や、モータ制御装置５等に駆動電力を供給している。１２Ｖバッテリ９の電圧が低下し、この電圧がこれらの回路、センサに必要な最低動作電圧近傍になると、これらの回路、センサにおいて誤動作が生じるおそれがある。この場合、ＰＤＵ７内で短絡が生じていないにもかかわらず、短絡が生じたものと判断されるおそれがある。このような誤動作に伴う誤判断を回避するため、モータ制御装置５は、ステップＳ１１，１２の処理を行い、自己保護回路７５からの短絡信号２３−２の検知を行わないようにする。
【００２３】１２Ｖバッテリ９の電圧が降下した状態でなければ（ステップＳ１１：Ｎｏ）、モータ制御装置５は、ＰＤＵ７に対し制御信号２３−１が出力されているか否か判断する（ステップＳ１３）。このステップで、モータ制御装置５は、条件１を１度満たし、図４で示す時刻ｔ４〜ｔ５のインターバル状態であるか否かの判断を行う。インターバル状態か否かの判断は、図４で説明したＰＵＤ制御フラグおよび短絡フラグの状態を参照することに行う。
【００２４】インターバル状態であれば（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、モータ制御装置５は、図４（ｄ）で説明したインターバルカウンタのインクリメントを行う。（ステップＳ１５）続いて、インターバルカウンタの示す値としきい値Ｔｈ４とを比較することにより図４に示す所定時間Ｔ４が経過したか否かの判断を行う（ステップＳ１６）。図５に示す短絡判定の処理は、所定の周期で繰りかえされることから、しきい値Ｔｈ４は、所定時間Ｔ４と処理の周期との関係より設定できる。インターバル状態が所定時間Ｔ４に達していなければ（ステップＳ１６：Ｎｏ）、モータ制御装置５は、短絡判定処理を終了する。インターバル状態が所定時間Ｔ４となると（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、モータ制御装置５は、インターバル状態を終了し、続いて再度条件１の判定を行うために、短絡時間カウンタ、インターバルカウンタの初期化を行い（ステップＳ１７，Ｓ１８）、制御信号２３−１の出力を再開するために、ＰＤＵ制御フラグを”ＯＮ”にし（ステップＳ１９）、短絡判定処理を終了する。以上のステップＳ１３〜Ｓ１９により、モータ制御装置５は、インターバル状態が所定時間Ｔ４に達するまでの計時処理を行う。
【００２５】インターバル状態でなければ（ステップＳ１３：Ｎｏ）、モータ制御装置５は、短絡信号２３−２を検知することによるＰＤＵ７の短絡検出処理を行う（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の処理を図６を用いて説明する。
【００２６】モータ制御装置５は、短絡信号２３−２のＯＮ／ＯＦＦ状態を検知するとにより、自己保護回路７５で自己保護が行われているか判断する（ステップＳ２１）。短絡信号２３−２が短絡状態を示していれば（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、短絡状態の時間累積のために、短絡時間カウンタのインクリメントを行い（ステップＳ２２）、正常時間カウンタを初期化する（ステップＳ２３）。ここで、正常時間カウンタとは短絡信号２３−２から正常状態の継続時間を計測するためカウンタである。つづいて、モータ制御装置５は、短絡時間カウンタの値としきい値Ｔｈ３を比較することにより累積の短絡時間が所定時間Ｔ３に達したか判断する（ステップＳ２４）。なお、しきい値Ｔｈ３は、インターバル判定で用いられるしきい値Ｔｈ４と同様に、所定時間Ｔ３と短絡判定の処理周期との関係より設定される。累積の短絡時間が所定時間Ｔ３に達していない場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、モータ制御装置５は、ＰＤＵ７の短絡検出処理を終了する。
【００２７】短絡信号２３−２が正常状態を示していれば（ステップＳ２１：Ｎｏ）、モータ制御装置５は、直近において短絡状態があったか判断をする（ステップＳ２５）。モータ制御装置５は、短絡時間カウンタを参照し、その値がゼロの場合、直近において短絡状態がないと判断し、１以上の値であれば直近において短絡状態があったと判断する。直近において短絡状態がなければ（ステップＳ２５：Ｎｏ）、ＰＤＵ７における短絡はないことから、モータ制御装置６は、ＰＤＵ７の短絡検出処理を終了する。
【００２８】直近において短絡状態があれば（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、正常状態の継続時間を求めるために正常時間カウンタをインクリメントする。（ステップＳ２６）そして、正常時間カウンタの値としきい値Ｔｈ５を比較することにより正常状態の継続時間が所定時間Ｔ５以上経過したか判断する（ステップＳ２７）。ここで所定時間Ｔ５は、実際に短絡が生じている際に、自己保護回路７５により再度短絡が検出されるまでの時間Ｔ２（図３（ａ）参照）の最大時間より大きな時間とする。また、しきい値Ｔｈ５は、しきい値Ｔｈ３やＴｈ４と同様の方法により設定する。正常状態の継続時間が所定時間Ｔ５に達していなければ（ステップＳ２７：Ｎｏ）、ＰＤＵ７で実際に短絡が生じている可能性があるので、カウンタ等の初期化を行わず処理を終了する。正常状態の継続時間が所定時間Ｔ２に達していれば（ステップＳ２７：Ｙｅｓ）、直近で生じた短絡状態は、自己保護回路７５での誤検出による可能性が高かったことになる。そこで、モータ制御装置５は、新たに生じる短絡状態の検出処理に備えて、正常時間カウンタ、短絡時間カウンタの初期化を行う（ステップＳ２８，Ｓ２９）。また、上記条件１を満たした回数を示す繰り返しカウンタの初期化を行い（ステップＳ３０）、ＰＤＵ７の短絡検出処理を終了する。モータ制御装置５は、以上のステップＳ２５からＳ３０により、自己保護回路７５からの短絡状態の通知が、自己保護回路７５の誤検出によるものか否かを判断する。
【００２９】ステップＳ２４において、累積の短絡時間が所定時間Ｔ３に達したと判断した場合、モータ制御装置５は、繰り返しカウンタが条件１をすでに１回満たしていることを示す値”１”であるか判断する（ステップＳ３１）。”１”でない場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、図３，図４の時刻ｔ４に示す条件１を満たした状態に相当する。続いてインターバル状態に移るために、モータ制御装置５は、短絡時間カウンタを初期化し、制御信号２３−１の出力を中断するためにＰＤＵ制御フラグを”ＯＦＦ”にする（ステップＳ３２，Ｓ３３）。さらに、モータ制御装置５は、条件１を１回満たしたことを示すために繰り返しカウンタに”１”をセットし（ステップＳ３４）、ＰＤＵの短絡検出処理を終了する。条件１をすでに１回満たしている場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、図４の時刻ｔ６の状態に相当する。そこで、モータ制御装置５は、ＰＤＵ７内で実際に短絡が生じているものと判断し、図４（ｅ）で説明した短絡フラグを”ＯＮ”にする（ステップＳ３５）。さらに、モータ制御装置５は、これ以降の制御信号２３−１の出力を停止するためにＰＤＵ制御フラグを”ＯＦＦ”にし（ステップＳ３６）、ＰＤＵの短絡検出処理を終了する。以上のようにして、モータ制御装置５は、短絡判定処理を行う。
【００３０】次に、図５のステップＳ１１で参照される電圧降下フラグの設定処理を含む１２Ｖバッテリ９の電圧チェック処理について説明する。モータ制御装置５は、図２に示すように１２Ｖバッテリ９から供給される駆動電力４０の電圧を検出する電圧センサ５１を備える。モータ制御装置５は、この電圧センサ５１による電圧値を参照し、・スタータ１９によるエンジン１始動や、モータ２による回生がしばらく行われないことによる充電不足等を原因とする１２Ｖバッテリ９の”電圧降下”状態・１２Ｖバッテリ９からの駆動電力供給系統の故障等を原因とする１２Ｖバッテリ９の”電圧低下”状態という２段の電圧チェック処理を行う。
【００３１】始めに、モータ制御装置５による電圧チェック処理の概要を図７に示す具体例を用いて説明する。なお、モータ制御装置５は、１２Ｖバッテリ９の電圧チェックのために、電圧降下／低下を判断するための電圧に関するしきい値Ｖｌと、時間に関するしきい値Ａ１，Ａ２を記憶する。ここで、Ｖｌを降下電圧値、Ａ１を電圧降下判定時間、Ａ２を電圧低下判定時間とそれぞれ呼ぶ。電圧降下判定時間Ａ１は各プロセスの繰り返し周期を考慮して例えば２０［ｍｓ］に設定され、電圧低下判定時間Ａ２は電圧降下判定時間Ａ１とそれに対する係数により例えば１００［ｍｓ］に設定される。さらに、モータ制御装置５は、電圧上昇／復帰を判断するための電圧に関するしきい値Ｖｈと、時間に関するしきい値Ｂ１，Ｂ２を予め記憶する。ここで”電圧上昇”とは電圧降下状態でなくなる状態を言い、”電圧復帰”とは電圧低下状態でなくなる状態を言う。また、Ｖｈを上昇電圧値、Ｂ１を電圧上昇判定時間、Ｂ２を電圧復帰判定時間とそれぞれ呼ぶ。
【００３２】図７において、１２Ｖバッテリ９の電圧Ｖが、降下電圧値Ｖｌ以下となり（時刻ｔ１１）、この状態が電圧降下判定時間Ａ１に達すると（時刻ｔ１２）、”電圧降下”状態の判定条件を満たし、モータ制御装置５は電圧降下フラグを”ＯＦＦ”から”ＯＮ”にする。１２Ｖバッテリ９の電圧が、上昇電圧値Ｖｈ以上となり（時刻ｔ１３）、この状態が電圧上昇判定時間値Ｂ１以上続くと（時刻ｔ１４）、”電圧上昇”状態の判定条件を満たし、モータ制御装置５は電圧降下フラグを”ＯＮ”から”ＯＦＦ”にする。また、１２Ｖバッテリ９の電圧が、降下電圧値Ｖｌ以下となり（時刻ｔ１５）、この状態が電圧降下判定時間Ａ１を越え（時刻ｔ１６）さらに電圧低下判定時間Ａ２を越えると（時刻ｔ１７）、”電圧低下”状態の判定条件を満たし、モータ制御装置５は電圧低下フラグを”ＯＦＦ”から”ＯＮ”にする。以上が、１２Ｖバッテリ９の電圧チェック処理の概要である。
【００３３】次に、図８を用いてモータ制御装置５による１２Ｖバッテリの電圧チェック処理を詳細に説明する。図８に示す処理フローは、エンジンが始動した後からイグニッションスイッチがオフにされるまで、短絡判定のプロセスと異なるプロセスにより、繰り返し行われる。また、図８に示す処理において各種フラグ、カウンタ等が用いられるが、これらはイグニッションスイッチがオンにされた際のモータ制御装置５における初期化処理において初期化される。
【００３４】モータ制御装置５は、電圧センサ５１で検出された電圧Ｖと上昇電圧値Ｖｈを比較する（ステップＳ４１）。電圧Ｖが上昇電圧値Ｖｈより小さければ（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、モータ制御装置５は、電圧Ｖと降下電圧値Ｖｌと比較を行い、電圧Ｖが降下電圧値Ｖｌより大きければ（ステップＳ４２：Ｎｏ）、電圧チェック処理を終了する。
【００３５】電圧Ｖが降下電圧値Ｖｌ以下となった時点で（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、モータ制御装置５は、電圧Ｖが降下電圧値Ｖ１以下の状態の継続時間（以下、”降下時間”と呼ぶ）の計時を開始する。なお、降下時間の計時が電圧降下判定時間Ａ１に達する前に終了すると（ステップＳ４３：Ｎｏ）、モータ制御装置５は、電圧チェック処理を終了する。降下時間が電圧降下判定時間Ａ１に達すると（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、モータ制御装置５は、電圧降下判定時間Ａ１に達した時点で、電圧降下フラグを電圧降下状態を示す”ＯＮ”にする（ステップＳ４４）。さらに、降下時間が電圧低下判定時間Ａ２に達すると（ステップＳ４５：Ｙｅｓ）、モータ制御装置５は、この時点で、電圧低下フラグを電圧低下状態を示す”ＯＮ”にする（ステップＳ４６）。そして、低下時間の計時を終了し、電圧チェック処理を終了する。なお、降下時間の計時が電圧低下判定時間Ａ２に達する前に終了した場合も（ステップＳ４５：Ｎｏ）、電圧チェック処理を終了する。以上のステップＳ４２〜Ｓ４６が、電圧降下／低下の判定処理となる。
【００３６】電圧Ｖが上昇電圧値Ｖｈ以上の場合（ステップＳ４１：Ｎｏ）、モータ制御装置５は、電圧Ｖが上昇電圧値Ｖｈ以上となった時点で、電圧Ｖが上昇電圧Ｖｈ以上の状態の継続時間（以下、”上昇時間”と呼ぶ）の計時を開始する。なお、上昇時間の計時が電圧上昇判定時間Ｂ１に達する前に終了すると（ステップＳ４７：Ｎｏ）、モータ制御装置５は、電圧チェック処理を終了する。上昇時間が電圧上昇判定時間Ａ１に達すると（ステップＳ４７：Ｙｅｓ）、モータ制御装置５は、その時点で、電圧降下フラグを電圧降下状態でないことを示す”ＯＦＦ”にする（ステップＳ４８）。さらに、上昇時間が電圧復帰判定時間Ｂ２に達すると（ステップＳ４９：Ｙｅｓ）、モータ制御装置５は、この時点で、電圧低下フラグを電圧低下状態でないことを示す”ＯＦＦ”にする（ステップＳ５０）。そして、上昇時間の計時を終了し、電圧チェック処理を終了する。実際には１２Ｖバッテリ９からの電力供給系に故障がないにもかかわらず電圧低下と判断された場合でも、ステップＳ５０の処理により、誤った判断の訂正が行える。なお、上昇時間の計時が電圧復帰判定時間Ｂ２に達する前に終了した場合も（ステップＳ４９：Ｎｏ）、電圧チェック処理を終了する。以上のステップＳ４１、Ｓ４７〜Ｓ５０が、電圧上昇／復帰の判定処理となる。以上のようにして、モータ制御装置５は、１２Ｖバッテリ９の電圧チェック処理を行う。
【００３７】次に、短絡判定結果、１２Ｖバッテリ１２の電圧チェック結果に基づく、モータ制御装置５のＰＤＵ７の制御を図９を用いて説明する。図９に示す処理フローは、エンジンが始動した後からイグニッションスイッチがオフにされるまで、所定のプロセスにより、繰り返し行われる。モータ制御装置５は、短絡判定で状態設定されるＰＤＵ制御フラグを参照する。ＰＤＵ制御フラグの状態が制御信号２３−１の出力中断／停止を示す”ＯＦＦ”に変化すると（ステップＳ６１：Ｙｅｓ）、モータ制御装置５は、制御信号２３−１の出力を中断／停止する（ステップＳ６２）。さらに、短絡判定で状態設定される短絡フラグが短絡確定を示す”ＯＮ”であれば（ステップＳ６３：Ｙｅｓ）、モータ制御装置５は、運転者にＰＤＵ７の異常を知らせるために、運転席の正面にもうけられた警告ランプ４１を点灯させる信号を出力する（ステップＳ６４）。
【００３８】続いて、モータ制御装置５は、１２Ｖバッテリ１２の電圧チェック処理で状態設定される電圧低下フラグを参照する。電圧低下フラグが電圧低下を示す”ＯＮ”に変化した時点で（ステップＳ６５：Ｙｅｓ）、モータ制御装置６は、信号２１よりモータ２が所定の回転数を越えているか判断する（ステップＳ６６）。モータ２の回転数が所定の回転数を越え、高回転状態であれば（ステップＳ６６：Ｙｅｓ）、モータ制御装置５は、メインコンタクタ１１を”ＯＮ”の状態にしたまま、エンジン制御装置４からの要求モータトルク３２−１に関わらずモータ２の逆起電圧が低くなるよに制御信号２３−１を出力し（弱め電界制御）、モータトルクをゼロとする（ステップＳ６７）。また、モータ制御装置５は、実モータトルク・ゼロを信号３２−２によりエンジン制御装置４に通知する。低回転状態であれば（ステップＳ６６：Ｎｏ）、モータ制御装置５は、制御信号２３−１の出力を停止する。続いて、モータ制御装置５は、メインコンタクタ１１を”ＯＦＦ”にする制御信号２６を出力するとともに、メインコンタクタ１１の状態を示すフラグを”ＯＮ”から”ＯＦＦ”にする（ステップＳ６８）。なお、モータ制御装置５は、電圧低下状態が発生した以降に高回転状態から低回転状態に達した段階でも、ステップ６８の処理を行う。以上のステップＳ６５からＳ６８の制御を行うことにより、１２Ｖバッテリ９の電力供給系統の故障等の可能性のある電圧低下状態において、モータ制御装置５は、完全に駆動電力の供給がなくなる前に安全にモータ２に対する制御を停止することができる。
【００３９】電圧低下フラグが電圧復帰を示す”ＯＦＦ”に変化した時点で（ステップＳ６９：Ｙｅｓ）、モータ制御装置６は、メインコンタクタ１１に関するフラグを参照することで、メインコンタクタ１１が”ＯＦＦ”状態か判断する（ステップＳ７０）。メインコンタクタ１１が”ＯＦＦ”状態であれば（ステップＳ７０：Ｙｅｓ）、モータ制御装置５は、モータの回転数が所定回転数（例えば、２５００［ｒｐｍ］）以下となった時点でメインコンタクタ１１を”ＯＮ”にする制御信号２６を出力する（ステップＳ６７）。メインコンタクタ１１が”ＯＮ”状態（ステップＳ７０：Ｎｏ）、あるいは、ステップＳ７１の処理が終了すると、モータ制御装置５は、エンジン制御装置４からの要求モータトルクとなるよう制御信号２３−１を出力するとともに、実モータトルクを信号３２−２によりエンジン制御装置４に通知する（ステップＳ７２）。電圧低下状態と判断したが実際には１２Ｖバッテリ９の電力供給系統の故障等がなく電圧が復帰した場合において、モータ制御装置５は、ステップＳ６９からＳ７２の制御を行うことにより、通常の制御動作に復帰することができる。以上のようにして、モータ制御装置５は、短絡判定結果、１２Ｖバッテリ１２の電圧チェック結果に基づくＰＤＵ７の制御を行う。なお、１２Ｖバッテリ１２の電圧チェック結果に基づくＰＤＵ７の制御を行うことにより、モータ制御装置５は、１２Ｖバッテリ９の電圧変動への対応能力が高まる。また、１２Ｖバッテリ９の駆動電力は、自己保護回路７５やセンサ７２−１，７２−２，７２−３，７３等にも供給されるが、１２Ｖバッテリ９の電圧が低下すると、モータ制御装置５は、ＰＤＵ７の制御を行わないことから、ＰＤＵ７を低電圧で動作するように設計する必要がなくなりＰＤＵ７のコストダウンも行える。
【００４０】なお、本実施の形態では、本発明の適用されるハイブリッド車として、図１にエンジン１とモータ２の出力を合成したり配分したりするタイプのパラレルハイブリッド車を示したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明は、クラッチにより動力伝達を接続、遮断するタイプのハイブリッド車両等、種々のタイプのハイブリッド車において適用され得る。
【００４１】また、本実施の形態において、ＰＤＵ７で用いられるスイッチング素子としてＩＧＢＴを示したが、これに限定されるものでなく、例えば、パワー電力型のＦＥＴ（Filed Effect Trangistor）であってもよい。また、本実施の形態において、ＰＤＵ７に設けられる電流センサ７２−１，７２−２，７２−３は、スイッチング素子に流れる電流を検出できるように、直列に接続された２つのスイッチング素子のエミッタ、コレクタ間に設けられている。これは、ＰＤＵ７における自己保護は、短絡によるスイッチング素子の破損防止を目的としており、スイッチング素子に流れる電流値に基づき自己保護を行うことで、確実にスイッチング素子の破損を防止できるからである。しかし、これに限定されず、たとえば、電流センサは、図２に示すコンデンサ７１への入出力電流を検出できるように、コンデンサ７１に対し直列に接続される位置に設けてもよい。この場合、電流センサの個数を減らせ、さらに、短絡によりコンデンサ７１に蓄えられた電荷が放出されコンデンサ７１に対する平均電流に乱れが生じることから短絡状態の検出が容易となり、電流センサの電流に対する許容範囲がコンデンサ７１の容量に対応する程度でよくなる。また、本実施の形態において、自己保護回路７５は、ＰＤＵ７内を流れる電流値およびスイッチング素子の温度に基づき短絡が発生したか否かを判断している。しかし、これに限定されず、ＰＤＵ７が電流センサ７２−１，７２−２，７２−３と温度センサ７３の何れか一方のみを備え、自己保護回路７５は、ＰＤＵ７内を流れる電流値あるいはスイッチング素子の温度のいずれか一方のみに基づき短絡が発生したか否かを判断してもよい。
【００４２】また、本実施の形態において、モータ制御装置５は、条件１の判断のために図６の破線で囲んだ処理、すなわち、短絡状態の累積時間が所定時間Ｔ３に達したか否かにより、間接的に短絡状態の回数が所定回数に達したか否か判断している。実際にＰＤＵ７内で短絡が生じている場合、図３（ａ）に示すように、モータの回転数によっては時間Ｔ２がゼロになる可能性がる。そのため、短絡信号２３−２の”Ｈ”、”Ｌ”の状態変化の検出に基づく判断では、短絡状態の回数が所定回数に達したか否かを適切に判断できない場合があるからである。しかし、モータ制御装置５における短絡状態の回数の検出処理を簡単にするために、条件１の判断の際に、短絡信号２３−２の”Ｈ”、”Ｌ”の状態変化の検出に基づき、短絡状態の回数を直接検出し所定回数に達したか判断するようにしてもよい。
【００４３】また、本実施の形態において、モータ制御装置５は、条件１および条件２を満たすことによりＰＤＵ７内で実際に短絡が発生していると判断している。これは、条件２を設けることによりＰＤＵ７への電力の瞬断を原因とする誤った短絡の確定を防止できるからある。これを、処理の簡素化を図るために、モータ制御装置５は、条件１を満たした時点、すなわち、自己保護回路７５から出力される短絡状態が所定回数以上あるいはその累積時間が所定時間以上になった時点で、短絡を確定してもよい。
【００４４】また、本実施の形態において、モータ制御装置５は、１２Ｖバッテリ９の電圧降下状態の判定の条件を、１２Ｖバッテリ９の電圧Ｖが降下電圧値Ｖｌ以下の状態で電圧判定時間Ａ１以上継続する場合としている。これにより、モータ制御装置５は、電圧Ｖが降下電圧値Ｖｌ近傍で変動している場合、電圧Ｖの変動に関わらず電圧降下状態の判定を安定して行えるようになるので好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、処理を簡単にするために、モータ制御装置５は、電圧降下状態の判定の条件を、電圧Ｖが降下電圧値Ｖｌ以下の場合としてもよい。同様に、モータ制御装置５は、１２Ｖバッテリ９の電圧低下、電圧上昇、電圧復帰を、１２Ｖバッテリ９の電圧Ｖと所定のしきい値との関係のみで判断するようにしてもよい。また、本実施の形態において、モータ制御装置５は、１２Ｖバッテリ９の電圧チェックの際に、電圧に関し２つの異なる値のしきい値、上昇電圧Ｖｈと降下電圧Ｖｌを用いている。このように２つのしきい値を用いるのは、１２Ｖバッテリ９から駆動電力の供給を受ける回路の最低動作電圧と通常の動作電圧とを考慮してしきい値を設定しているからである。これを処理を簡単にするために、しきい値ＶｈとＶｌとを同じ値としてもよい。また、本実施の形態において、モータ制御装置５は、電圧センサ５１を備え１２Ｖバッテリ９の電圧を計測しているがこれに限定されない。例えば、１２Ｖバッテリ９に電圧センサを備え、モータ制御装置５にその電圧センサからの信号を入力するようにして、１２Ｖバッテリ９の電圧を得るようにしてもよい。
【００４５】以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるハイブリッド車両の制御装置によれば、下記の効果を得ることができる。ＰＤＵを構成する自己保護回路は、スイッチング素子の温度が所定温度以上、あるいは、パワードライブユニットに流れる電流が所定電流以上になると、スイッチング素子への制御信号を所定時間遮断する。これにより、パワードライブユニット内で短絡が発生した場合、スイッチング素子による電流制御を所定時間停止できる。これにより、短絡によるスイッチング素子の破損を防止できる。また、モータ制御装置を介さずに所定時間停止できることから、高速かつ短時間で短絡に対する対応が可能となる。
【００４７】また、自己保護回路は自己保護状態である短絡状態を示す信号を外部に出力し、モータ制御装置は、パワードライブユニット内で実際に短絡が生じているか否かの判定条件を自己保護回路からの短絡状態の通知が連続して所定回数以上繰り返されたか否かで判定する。そして、モータ制御装置は、条件を満たすとＰＤＵに対する制御信号の出力を停止する。これにより、制御装置は、自己保護回路の短絡の誤検出により短絡状態の通知が行われた場合と、実際に短絡が生じて短絡状態の通知がなされている場合とを区別できるようになる。よって、実際に短絡が生じている場合にのみ、制御装置はモータの制御を停止できる。
【出願人】 【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【出願日】 平成１１年８月３０日（１９９９．８．３０）
【代理人】 【識別番号】１０００６４９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外７名）
【公開番号】 特開２００１−６９６０１（Ｐ２００１−６９６０１Ａ）
【公開日】 平成１３年３月１６日（２００１．３．１６）
【出願番号】 特願平１１−２４４１２６