CN110098779A - 逆变器控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供逆变器控制装置。在旋转电机驱动装置发生了故障的情况下，抑制对直流电源进行充电的电流、直流链路电压的过大的增加，并适当地执行故障保护控制。逆变器控制装置选择性地执行主动短路控制(ASC)和关闭控制(SD)，该主动短路控制(ASC)是使多相全部的臂的上段侧开关元件为接通状态的上段侧主动短路控制以及使多相全部的臂的下段侧开关元件为接通状态的下段侧主动短路控制的任意一个，该关闭控制(SD)使全部的开关元件为断开状态，作为故障保护控制。逆变器控制装置根据旋转电机的旋转速度或者在上述旋转电机驱动装置发生了故障时执行中的调制控制方式，执行主动短路控制(ASC)或者关闭控制(SD)。

Description

逆变器控制装置
本申请是申请号为201580061618.1、申请日为2015年11月13日、发明名称为“逆变器控制装置以及车辆用控制装置”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及以具备逆变器的旋转电机驱动装置为控制对象的逆变器控制装置、以及包含该逆变器控制装置的车辆用控制装置。
背景技术
在交流的旋转电机与直流电源之间具备在直流与交流之间进行电力转换的逆变器的情况较多。这里，旋转电机不仅有作为通过电能输出动力的马达的功能，也具有作为通过车轮、内燃机等的动能进行发电的发电机的功能。通过旋转电机发电的电力再生并储存于直流电源。需要说明的是，有在直流电源与逆变器之间具备接触器等电源开关的情况。若该电源开关为接通状态则成为导通状态，直流电源与逆变器以及旋转电机电连接。若电源开关为断开状态则成为非导通状态，切断直流电源与逆变器以及旋转电机的电连接。
另外，在这样的旋转电机的逆变器发生了过电流、过电压等故障的情况下，例如实施关闭控制。关闭控制是使对构成逆变器的开关元件的开关控制信号变化为非活性状态来使逆变器为断开状态的控制。例如，在日本特开2003－134797号公报(专利文献1)公开了在使多个开关元件一体化而构成逆变器的IPM(Intelligent Power Module：智能功率模块)中，基于异常检测电路、过电流检测电路的检测结果进行关闭控制的例子(图1等)。
这样，作为旋转电机的额定工作范围内的故障保护的方法，有使用关闭控制的情况。另外，已知若旋转电机的旋转速度提高则反电动势也增大。因此，一般而言，考虑额定工作范围内的直流链路电压(逆变器的直流侧的电压)的最低值、被施加直流链路电压的逆变器等的最大额定电压，设定能够允许的反电动势以及与该反电动势对应的旋转电机的旋转速度。
专利文献1：日本特开2003－134797号公报
但是，根据旋转电机的用途，有最高旋转速度下的反电动势成为非常高的值的可能性。例如，考虑在旋转电机以非常高的旋转速度进行动力运行时发生故障并执行关闭控制的情况。若在电源开关为接通状态下执行关闭控制，则有产生较高的再生转矩并流动对直流电源进行充电的较大的直流电源电流，而给直流电源造成损伤(damage)的可能性。另一方面，若为了保护直流电源，电源开关被设为断开状态，则直流链路电压急剧上升。结果，有给逆变器(开关元件)、使直流链路电压平滑化的平滑电容器等造成损伤(damage)的可能性。
因此，期望在具备逆变器的旋转电机驱动装置发生了故障的情况下，抑制在直流电源流动的直流电源电流、直流链路电压的过大的增加，并适当地执行故障保护控制。
发明内容
鉴于上述情况的、以具备逆变器的旋转电机驱动装置为控制对象，对构成上述逆变器的开关元件进行开关控制，并且在上述旋转电机驱动装置发生了故障的情况下执行故障保护控制的逆变器控制装置的特征构成在于，
上述逆变器与直流电源连接并与和车辆的车轮驱动连结的交流的旋转电机连接，并且在直流与多相交流之间进行电力转换，通过上段侧开关元件和下段侧开关元件的串联电路构成交流一相的臂，并且具备以从下段侧朝向上段侧的方向为正向而与各开关元件并联连接的续流二极管，
上述故障保护控制选择性地执行主动短路控制和关闭控制，上述主动短路控制是使多相全部的上述臂的上述上段侧开关元件为接通状态的上段侧主动短路控制以及使多相全部的上述臂的上述下段侧开关元件为接通状态的下段侧主动短路控制中的任意一个，上述关闭控制使全部的上述开关元件为断开状态，
至少根据上述旋转电机的旋转速度，在高旋转速度区域执行上述主动短路控制，在与上述高旋转速度区域相比为低旋转速度侧的低旋转速度区域执行上述关闭控制。
旋转电机的反电动势与旋转电机的旋转速度相应地增大。因此，在执行关闭控制的情况下，有根据旋转速度，为了充电而在直流电源流动的直流电源电流、作为逆变器的直流侧的电压的直流链路电压增加的趋势。另一方面，在主动短路控制中，在以较低的旋转速度执行的情况下有时旋转电机产生较大的负转矩这一点、在长时间执行的情况下旋转电机的发热量变大这一点存在制约。但是，旋转电机的定子线圈具有的能量并不作为用于充电的电流流入直流电源，而在定子线圈与逆变器之间回流。因此，在主动短路控制中，直流链路电压也不上升。
根据本构成，在旋转电机的旋转速度相对较高的高旋转速度区域，作为故障保护控制选择主动短路控制。因此，抑制在直流电源流动的直流电源电流的增加、直流链路电压的上升。另一方面，在旋转电机的旋转速度相对较低的低旋转速度区域，作为故障保护控制选择关闭控制。因此，能够抑制旋转电机产生较大的负转矩并且也能够缩短执行主动短路控制的期间。另外，在低旋转速度区域，关闭控制所引起的直流电源电流、直流链路电压的增量被抑制在适当的范围内。这样，根据本构成，在具备逆变器的旋转电机驱动装置发生了故障的情况下，能够抑制对直流电源进行充电的直流电源电流、直流链路电压的过大的增加，并适当地执行故障保护控制。
鉴于上述情况的、以具备逆变器的旋转电机驱动装置为控制对象，对构成上述逆变器的开关元件进行开关控制，并且在上述旋转电机驱动装置发生了故障的情况下执行故障保护控制的逆变器控制装置的另一个特征构成在于，
上述逆变器与直流电源连接并与和车辆的车轮驱动连结的交流的旋转电机连接，并且在直流与多相交流之间进行电力转换，通过上段侧开关元件和下段侧开关元件的串联电路构成交流一相的臂，并且具备以从下段侧朝向上段侧的方向为正向与各开关元件并联连接的续流二极管，
选择性地执行在电角度的一个周期输出占空比不同的多个脉冲的控制方式亦即脉冲宽度调制控制、与向减弱上述旋转电机的磁场的方向进行调整的弱磁控制一起实施且在电角度的一个周期输出一个脉冲的控制方式亦即矩形波控制至少两个调制控制方式，
上述故障保护控制选择性地执行使多相全部的上述臂的上述上段侧开关元件为接通状态的上段侧主动短路控制以及使多相全部的上述臂的上述下段侧开关元件为接通状态的下段侧主动短路控制的任意一个主动短路控制、使全部的上述开关元件为断开状态的关闭控制，
在上述矩形波控制的执行中在上述旋转电机驱动装置发生了故障的情况下执行上述主动短路控制，在上述脉冲宽度调制控制的执行中在上述旋转电机驱动装置发生了故障的情况下执行上述关闭控制。
矩形波控制在旋转电机的旋转速度相对较高的区域执行，脉冲宽度调制控制在与矩形波控制相比旋转电机的旋转速度相对较低的区域执行。根据本构成，在矩形波控制的执行中在旋转电机驱动装置发生了故障的情况下，作为故障保护控制选择主动短路控制。因此，抑制在直流电源流动的直流电源电流的增加、直流链路电压的上升。另一方面，在脉冲宽度调制控制的执行中在旋转电机驱动装置发生了故障的情况下选择可能引起直流电源电流的增加、直流链路电压的上升的关闭控制。因此，能够抑制旋转电机产生较大的负转矩并且也能够缩短执行主动短路控制的期间。另外，由于在脉冲宽度调制控制的执行中，旋转电机的旋转速度相对较低，所以关闭控制所引起的直流电源电流、直流链路电压的增量被抑制在适当的范围内。这样，根据本构成，在具备逆变器的旋转电机驱动装置发生了故障的情况下，能够抑制对直流电源进行充电的直流电源电流、直流链路电压的过大的增加，并适当地执行故障保护控制。
附图说明
图1是示意地表示旋转电机驱动装置的系统构成的电路框图。
图2是示意地表示车辆的驱动装置的构成的框图。
图3是示意地表示关闭以及接触器打开时的电池电流以及直流链路电压的响应的波形图。
图4是表示旋转速度与故障保护控制的关系的图。
图5是故障保护控制的状态转移图。
图6是表示再生电力以及电池电流与旋转速度的关系的图。
图7是表示马达线间反电动势与旋转速度的关系的图。
图8是表示传递到车轮的负转矩以及负的加速度与旋转速度的关系的图。
图9是主动短路控制中的稳态电流的dq轴向量坐标系上的向量轨迹。
图10是表示主动短路控制的开始前后的相电流的波形图。
图11是表示主动短路控制中的相电流的最大峰值电流与旋转速度的关系的图。
图12是表示第二实施方式中的旋转速度与故障保护控制的关系的图。
图13是第二实施方式中的故障保护控制的状态转移图。
图14是示意地表示第三实施方式中的车辆用驱动装置的构成的框图。
图15是表示第三实施方式中的故障保护控制与故障保护变速控制的关系的图。
图16是表示在第三实施方式中的故障保护变速控制中旋转速度上升的情况下的一个例子的图。
图17是表示在第三实施方式中的故障保护变速控制中旋转速度上升的情况下的其它的例子的图。
图18是第三实施方式中的故障保护控制的状态转移图。
图19是第三实施方式中的故障保护控制的状态转移图。
具体实施方式
1.第一实施方式
下面，基于附图对第一实施方式所涉及的逆变器控制装置进行说明。如图1所示，逆变器控制装置20以具备逆变器10的旋转电机驱动装置1为控制对象，经由旋转电机驱动装置1驱动控制旋转电机80。逆变器控制装置20对构成逆变器10的开关元件3进行开关控制，并且在旋转电机驱动装置1发生了故障的情况下执行后述的故障保护控制。
逆变器10是经由接触器9(电源开关)与高压电池11(直流电源)连接并与交流的旋转电机80连接，并且在直流与多相的交流(这里是三相交流)之间进行电力转换的电力转换装置。逆变器10的交流一相的臂由上段侧开关元件31与下段侧开关元件32的串联电路构成。另外，以从下段侧朝向上段侧的方向为正向在各开关元件3并联连接有二极管5(续流二极管)。需要说明的是，接触器9是电源开关的一个例子。这里，电源开关是指对电路进行开关的开关器，在接通状态下闭合电路(连接)，在断开状态下打开电路(切断)。另外，高压电池11是直流电源的一个例子。
旋转电机驱动装置1以及逆变器控制装置20的驱动对象的旋转电机80例如是成为混合动力汽车、电动汽车等车辆中的车轮的驱动力源的旋转电机。在本实施方式中，以旋转电机80是这样的车辆中的车轮的驱动力源的情况为例进行说明，但旋转电机80的用途并不限定于此。该旋转电机80是通过多相的交流(这里是三相交流)动作的旋转电机，既能够作为电动机发挥作用也能够作为发电机发挥作用。即，旋转电机80经由逆变器10将来自高压电池11的电力转换为动力(动力运行)。或者，旋转电机80将从参照图2后述的燃机70、车轮W传递的旋转驱动力转换为电力，并经由逆变器10对高压电池11进行充电(再生)。
如图2的示意图所示，本实施方式的旋转电机80是成为混合动力汽车的驱动力源的旋转电机(MG：Motor/Generator)。在本实施方式中，例示具备所谓的并行方式的混合驱动装置(车辆用驱动装置)的车辆。该混合驱动装置作为车辆中的车轮的驱动力源具备内燃机70以及旋转电机80。内燃机70是通过燃料的燃烧进行驱动的热机。例如，作为内燃机70，能够使用汽油发动机、柴油发动机等公知的各种内燃机。内燃机70与旋转电机80经由内燃机分离离合器75驱动连结。
另外，混合驱动装置具备变速装置90。这里，变速装置90是具有变速比不同的多个变速档的有级式自动变速装置。例如，变速装置90为了形成多个变速档而具备行星齿轮机构等齿轮机构以及多个卡合装置(离合器、制动器等)。变速装置90的输入轴与旋转电机80的输出轴(例如转子轴)驱动连结。在变速装置90的输入轴传递有内燃机70以及旋转电机80的旋转速度以及转矩。变速装置90以各变速档的变速比对传递到变速装置90的旋转速度进行变速，并且转换传递到变速装置90的转矩而传递到变速装置90的输出轴。变速装置90的输出轴例如经由差动齿轮(输出用差动齿轮装置)等分配至两个车轴，并传递到与各车轴驱动连结的车轮W。这里，变速比是在变速装置90中形成了各变速档的情况下的、输入轴的旋转速度相对于输出轴的旋转速度之比(＝输入轴的旋转速度/输出轴的旋转速度)。另外，对从输入轴传递到变速装置90的转矩乘以变速比后的转矩相当于传递到输出轴的转矩。
另外，这里“驱动连结”是指两个旋转构件以能够传递驱动力的方式连结的状态。具体而言，“驱动连结”包含这两个旋转构件以一体地旋转的方式连结的状态，或者这两个旋转构件以能够经由一个或者两个以上的传动部件传递驱动力的方式连结的状态。作为这样的传动部件，包含以匀速或者变速地传递旋转的各种部件，例如，包含轴、齿轮机构、传动带、链等。另外，作为这样的传动部件，也可以包含选择性地传递旋转以及驱动力的卡合装置，例如摩擦卡合装置、啮合式卡合装置等。因此，旋转电机80能够与车轮W驱动连结。
另外，在图2中，附图标记17例示检测旋转电机80的温度的温度传感器，附图标记18例示检测逆变器10的温度(开关元件3的温度)的温度传感器。这些温度传感器并不限定于在旋转电机80以及逆变器10中各为一个，也可以设置在多个位置。温度传感器能够适当地利用热敏电阻、热电对、非接触温度传感器(放射温度计)等基于各种原理的传感器。另外，附图标记13是检测旋转电机80的转子的旋转(速度、方向、角速度等)的旋转传感器，附图标记93是检测变速装置90的输出轴的旋转的旋转传感器。旋转传感器能够适当地利用分解器、光学编码器、磁编码器。需要说明的是，在图2中，省略用于启动内燃机70的启动装置、各种油泵(电动式以及机械式)、变速装置90的控制装置等。
再次参照图1，对旋转电机驱动装置1的系统构成进行说明。作为用于驱动旋转电机80的电力源的高压电池11例如由镍氢电池、锂离子电池等二次电池(电池)、双电层电容器等构成。为了对旋转电机80供给电力，高压电池11是大电压大电容的直流电源。高压电池11的额定的电源电压例如是200～400[V]。由于旋转电机80是交流的旋转电机，所以在高压电池11与旋转电机80之间具备在直流与交流(这里是三相交流)之间进行电力转换的逆变器10。对于逆变器10的直流侧的正极电源线P与负极电源线N之间的电压，下称为“直流链路电压Vdc”。高压电池11能够经由逆变器10对旋转电机80供给电力，并且能够对旋转电机80发电得到的电力进行储存。
需要说明的是，如图1以虚线示出的那样，也可以在高压电池11与逆变器10之间具备转换直流电压的DC/DC转换器2。DC/DC转换器2对车辆的空调等辅助机械供给电力。
在逆变器10的直流侧具备使直流链路电压Vdc平滑化的平滑电容器4(直流侧电容器)。平滑电容器4使根据旋转电机80的消耗电力的变动进行变动的直流电压(直流链路电压Vdc)稳定化。
在高压电池11的逆变器10侧具备作为电源开关的接触器9。在不具备DC/DC转换器2的情况下，接触器9配置在平滑电容器4与高压电池11之间。在具备DC/DC转换器2的情况下，接触器9配置在DC/DC转换器2与高压电池11之间。即，接触器9能够断开旋转电机驱动装置1的电路系统(DC/DC转换器2、平滑电容器4、逆变器10)与高压电池11的电连接。
在本实施方式中，该接触器9是基于来自作为车辆的最上位的控制装置之一的车辆ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)100的指令进行开关(接通断开)的机械继电器，例如称为系统主继电器(SMR：System Main Relay)。接触器9在车辆的点火钥匙(IG钥匙)为接通状态(有效状态)时闭合SMR的接点而成为导通状态(连接状态)，在IG钥匙为断开状态(非有效状态)时打开SMR的接点而成为非导通状态(解除状态)。逆变器10与旋转电机80连接，并且在与高压电池11之间经由接触器9连接。在接触器9为连接状态(接通状态)时高压电池11与逆变器10(以及旋转电机80)电连接，在接触器9为解除状态(断开状态)时高压电池11与逆变器10(以及旋转电机80)的电连接被切断。
如上述那样，逆变器10将具有直流链路电压Vdc的直流电力转换为多相(将n设为自然数为n相，这里是三相)的交流电力并供给至旋转电机80，并且将旋转电机80发电的交流电力转换为直流电力供给至直流电源。逆变器10具有多个开关元件3而构成。优选开关元件3应用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、功率MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)、SiC－MOSFET(Silicon Carbide-Metal Oxide Semiconductor FET：碳化硅－MOSFET)、SiC－SIT(SiC-Static Induction Transistor：碳化硅－静电感应晶体管)、GaN－MOSFET(Gallium Nitride–MOSFET：氮化镓－MOSFET)等能够在高频下进行动作的功率半导体元件。如图1所示，在本实施方式中，作为开关元件3使用IGBT。
例如在直流与多相的交流之间进行电力转换的逆变器10由已知的那样具有与多相的各个对应的数目的臂的电桥电路构成。换句话说，如图1所示，在逆变器10的直流正极侧(正极电源线P)与直流负极侧(负极电源线N)之间以串联的方式连接两个开关元件3而构成一个臂。在三相交流的情况下，该串联电路(一个臂)并联连接三个线路(三相)。换句话说，在旋转电机80的与U相、V相、W相对应的定子线圈8的各个构成一组串联电路(臂)对应的电桥电路。
成对的各相的开关元件3的串联电路(臂)的中间点，也就是正极电源线P侧的开关元件3(上段侧开关元件31)与负极电源线N侧的开关元件3(下段侧开关元件32)的连接点分别与旋转电机80的三相的定子线圈8连接。需要说明的是，在各开关元件3以从负极“N”朝向正极“P”的方向(从下段侧朝向上段侧的方向)为正向，并列地具备二极管5。
如图1所示，逆变器10被逆变器控制装置20控制。逆变器控制装置20以微型计算机等的逻辑电路为核心部件构建。例如，逆变器控制装置20基于经由CAN(Controller AreaNetwork：控制器局域网络)等从车辆ECU100等其它的控制装置等作为请求信号提供的旋转电机80的目标转矩TM，进行使用了向量控制法的电流反馈控制，并经由逆变器10控制旋转电机80。通过电流传感器12检测在旋转电机80的各相的定子线圈8流动的实际电流，逆变器控制装置20获取其检测结果。另外，例如通过分解器等旋转传感器13检测旋转电机80的转子的各时刻的磁极位置，逆变器控制装置20获取其检测结果。逆变器控制装置20使用电流传感器12以及旋转传感器13的检测结果来执行电流反馈控制。为了电流反馈控制，逆变器控制装置20具有各种功能部而构成，各功能部通过微型计算机等硬件和软件(程序)的协作实现。对于电流反馈控制，由于是公知的，所以在这里省略详细的说明。
另外，构成逆变器10的各开关元件3的控制端子(例如IGBT的栅极端子)经由驱动电路30与逆变器控制装置20连接，并分别独立地进行开关控制。车辆ECU100、生成开关控制信号的逆变器控制装置20以微型计算机等为核心构成，与用于驱动旋转电机80的高压电路相比动作电压(电路的电源电压)有较大不同。在多数情况下，在车辆，除了高压电池11之外，还安装有与高压电池11相比为低电压(例如12～24[V])的电源亦即低压电池(未图示)。车辆ECU100、逆变器控制装置20的动作电压例如为5[V]、3.3[V]，从低压电池被供给电力而进行动作。
低压电池与高压电池11相互绝缘，相互处于浮动(floating)的关系。因此，在旋转电机驱动装置1具备分别提高针对各开关元件3的开关控制信号(例如栅极驱动信号)的驱动能力(例如电压振幅、输出电流等使后段的电路动作的能力)并进行中继的驱动电路30(控制信号驱动电路)。由低压电路的逆变器控制装置20生成的开关控制信号经由驱动电路30作为高压电路系的开关控制信号供给至逆变器10。由于低压系电路与高压系电路相互绝缘，所以驱动电路30例如利用光电耦合器、变压器等绝缘元件、驱动IC构成。
另外，本实施方式所涉及的逆变器控制装置20至少在接触器9为断开状态的情况下，视为在旋转电机驱动装置1发生了故障，为了限制旋转电机80的动作，实施故障保护控制。另外，在车辆、旋转电机80、变速装置90、逆变器10等发生了某种故障的情况下，也视为在旋转电机驱动装置1发生了故障，而实施故障保护控制。故障保护控制以逆变器控制装置20为核心执行。逆变器控制装置20除了逆变器控制装置20直接获取了故障检测信息的情况之外，根据来自车辆ECU100等其它的控制装置的故障保护控制请求也执行故障保护控制。这里，旋转电机驱动装置1的“故障”例如包含：由接触器9成为断开状态引起的过电压的发生、由逆变器10内的电流传感器的故障引起的检测电流值的异常、由逆变器10内的电路的断线引起的过电流的发生、逆变器控制装置20或驱动电路30的故障、车辆ECU100与逆变器控制装置20之间的通信的切断、例如变速装置90等的逆变器10以外的车辆的任意一个部分的故障等，对旋转电机驱动装置1的动作造成影响的各种故障。
作为故障保护控制，例如已知有关闭控制(SD)。关闭控制是使针对构成逆变器10的全部的开关元件3的开关控制信号变为非活性状态而使逆变器10为断开状态的控制。此时，旋转电机80的转子由于惯性继续旋转，产生较大的反电动势。在转子高速旋转时，马达线间反电动势(Vbemf)与直流链路电压Vdc相比非常大。需要说明的是，通过转子的旋转生成的电力经由二极管5被整流，并通过接通状态的接触器9对高压电池11进行充电。如图3的上段的波形图所示，例如，若在时刻tsd开始关闭控制，则对高压电池11进行充电的电流亦即电池电流Ib(直流电源电流)的绝对值较大地增加。若该电池电流Ib超过高压电池11的额定电流，则成为高压电池11的消耗、破损的原因。若提高高压电池11的额定值以经受住较大的电池电流Ib，则有导致规模的增大、成本的增大的可能性。
若使接触器9为断开状态，则切断向高压电池11的电流的流入。如图3的上段的波形图所示，电池电流Ib为零。切断了向高压电池11的流入的电流对平滑电容器4进行充电，使直流链路电压Vdc上升。如图3的下段的波形图所示，例如，若在时刻topen接触器9成为断开状态，则直流链路电压Vdc急剧上升。若直流链路电压Vdc超过逆变器10(开关元件3)、DC/DC转换器2、平滑电容器4的额定电压(绝对最大额定)，则有使它们损伤的可能性。若提高它们的额定值以允许较高的电压，则有导致规模的增大、成本的上升的可能性。
因此，在具备逆变器10的旋转电机驱动装置1发生了故障的情况下，期望抑制对高压电池11进行充电时的电池电流Ib、直流链路电压Vdc的过大的增加，并执行故障保护控制。在本实施方式中，鉴于这样的背景，逆变器控制装置20执行有效的故障保护控制。
如上述那样，逆变器控制装置20以具备逆变器10的旋转电机驱动装置1为控制对象，对构成逆变器10的开关元件3进行开关控制，并且在旋转电机驱动装置1发生了故障的情况下执行故障保护控制。逆变器控制装置20作为故障保护控制，选择性地执行关闭控制(SD)和主动短路控制(ASC)。这里，关闭控制是使逆变器10的全部的开关元件3为断开状态的控制。主动短路控制是指使多相全部的臂的上段侧开关元件31或者多相全部的臂的下段侧开关元件32的任意一侧为接通状态，并使另一侧为断开状态的控制。换句话说，是使电流在旋转电机80与逆变器10之间回流的控制。需要说明的是，将使多相全部的臂的上段侧开关元件31为接通状态并使多相全部的臂的下段侧开关元件32为断开状态的情况称为上段侧主动短路控制。另外，将使多相全部的臂的下段侧开关元件32为接通状态，并使多相全部的臂的上段侧开关元件31为断开状态的情况称为下段侧主动短路控制。
在本实施方式中，逆变器控制装置20作为故障保护控制，至少根据旋转电机80的旋转速度，在高旋转速度区域执行主动短路控制(ASC)，在与高旋转速度区域相比为低旋转速度侧的低旋转速度区域执行关闭控制(SD)。图4例示了表示旋转电机的旋转速度与转矩的关系的转矩图。图中的附图标记ωsd表示允许关闭控制的执行的最大旋转速度(SD最大旋转速度)。旋转速度比该SD最大旋转速度高的区域(或者在SD最大旋转速度以上的区域)是高旋转速度区域。与高旋转速度区域相比为低旋转速度侧的区域，也就是旋转速度比SD最大旋转速度低的区域(或者在SD最大旋转速度以下的区域)是低旋转速度区域。需要说明的是，对于“以上/以下”、“比…高/比…低(小于)”等边界条件能够适当地设定，并不限定故障保护控制的构成。在以下说明中对于表示其它的边界的情况也相同。
逆变器控制装置20在关闭控制的执行中，根据旋转电机80的旋转速度，使故障保护控制的控制方式转移。具体而言，逆变器控制装置20在关闭控制的执行中，旋转电机80的旋转速度上升到高旋转速度区域的情况下，使控制方式转移至主动短路控制。另一方面，逆变器控制装置20在主动短路控制的执行中，旋转电机80的旋转速度降低到低旋转速度区域的情况下，使控制方式转移至关闭控制。另外，在该转移时，在低旋转速度区域与高旋转速度区域之间，设置有如图4所示的滞后区间(转移区间Tsw)。在主动短路控制的执行中，使控制方式转移至关闭控制时，与图4中的附图标记ωasc相比为低旋转速度侧处与低旋转速度区域对应。附图标记ωasc表示允许主动短路控制的执行的最小旋转速度(ASC最小旋转速度)。
这里，也参照图5的状态转移图，对故障保护控制中的状态转移进行说明。图中的通常控制表示接触器9不被设为断开状态，另外，在车辆、旋转电机80、变速装置90、逆变器10等也没有发生故障，而执行通常的控制的状态。在该通常控制中，旋转电机驱动装置1发生了某种故障的情况下，向逆变器控制装置20传递发生了故障这样的信息“fail”(#1)。逆变器控制装置20对该信息“fail”进行响应，基于旋转电机80的旋转速度，判定故障保护控制的控制方式。在旋转速度ω比SD最大旋转速度ωsd高的情况下，选择主动短路控制(ASC)(#2a)。另一方面，在旋转速度ω比SD最大旋转速度ωsd低的情况下，选择关闭控制(SD)(#2s)。换句话说，在故障保护控制开始时，以SD最大旋转速度ωsd为基准，高旋转速度侧为高旋转速度区域，低旋转速度侧为低旋转速度区域。在旋转速度ω包含于转移区间Tsw的情况下，在本实施方式中选择关闭控制(SD)。
在主动短路控制(ASC)的执行中，若旋转速度ω小于ASC最小旋转速度ωasc，则控制方式转移至关闭控制(SD)(#3)。换句话说，若一旦执行主动短路控制(ASC)，则以ASC最小旋转速度ωasc为基准，高旋转速度侧为高旋转速度区域，低旋转速度侧为低旋转速度区域。另一方面，在关闭控制(SD)的执行中，若旋转速度ω比SD最大旋转速度ωsd高，则控制方式转移至主动短路控制(ASC)(#4)。该情况下，以SD最大旋转速度ωsd为基准，高旋转速度侧为高旋转速度区域，低旋转速度侧为低旋转速度区域。需要说明的是，在执行故障保护控制中，作为旋转速度ω提高的事件，假定由于下坡道、断坡而使车轮W的旋转速度上升且该旋转速度的上升传递到旋转电机80的情况等。
若继续故障保护控制的执行，则基本上旋转电机80的旋转速度会降低。因此，控制方式以关闭控制(SD)结束。若在关闭控制(SD)的执行中旋转速度ω为零，则逆变器控制装置20将旋转电机80安全地停止的情况传递到作为上位的控制装置的车辆ECU100。车辆ECU100使车辆的点火钥匙(IG钥匙)为断开状态(#5：IG－OFF)。或者，车辆ECU100对乘客进行催促点火钥匙的操作的报告，通过乘客，点火钥匙被操作为断开状态。
以下，对上述的SD最大旋转速度ωsd、ASC最小旋转速度ωasc的设定进行说明。如参照图3上述的那样，在关闭控制中，需要留意以下两点。第一点是接触器9为接通状态时的电池电流Ib的大小，第二点是接触器9为断开状态时的直流链路电压Vdc的上升。因此，优选SD最大旋转速度ωsd考虑这两点进行设定。例如，优选，将考虑各个点设定的值中，较低那一方的旋转速度设定为SD最大旋转速度ωsd。
若鉴于第一点，则优选SD最大旋转速度ωsd在接触器9为接通状态的情况下，根据电池电压(直流电源电压)(例如，电池电压的额定范围内的下限值)，设定为与旋转电机80的旋转速度相应的电池电流Ib以及再生电力比允许的最大额定值小的旋转速度。图6示出旋转速度与电池电流Ib(I1、I2)的关系以及旋转速度与再生电力(P1、P2)的关系。在图中，实线I1、I2表示电池电流Ib，点划线P1、P2表示再生电力。I2以及P2表示电池电压为高压电池11的额定范围内的上限值的情况下的电池电流(I2)以及再生电力(P2)。I1以及P1表示电池电压是高压电池11的额定范围内的下限值的情况下的电池电流(I1)以及再生电力(P1)。可知电池电压较低则电池电流Ib更容易流入，在低旋转速度域流动更高的电池电流Ib。因此，电池电压为高压电池11的额定范围内的下限值的情况下，优选对电池电流Ib比允许的最大额定值(Ibth)小的旋转速度(ωsd1)设定SD最大旋转速度ωsd。
需要说明的是，这里，虽然例示了以允许电池电流Ib的最大额定值(Ibth)为基准，设定SD最大旋转速度ωsd(ωsd1)的方式，但也可以以允许再生电力的最大额定值(未图示)为基准，设定SD最大旋转速度ωsd。当然，优选将基于两个基准的旋转速度中，较低那一方的旋转速度设定为SD最大旋转速度ωsd。
若鉴于第二点，则优选SD最大旋转速度ωsd在接触器9为断开状态的情况下，设定为三相的线间的反电动势的峰值比旋转电机驱动装置1中允许的最大额定电压小的旋转速度。图7表示图4的转矩图的部分放大图中，旋转速度与马达线间反电动势Vbemf的关系。需要说明的是，图7单纯地示出了旋转速度与马达线间反电动势Vbemf的关系，与接触器9的接通断开状态无关。另外，接触器9的接通断开状态的判定例如，既可以基于来自车辆ECU100的通信实施，也可以基于检测直流链路电压Vdc的电压传感器14的检测结果实施。另外，接触器9的接通断开状态的判定也可以基于由电池电流传感器15检测到的高压电池11的电流(电池电流Ib)的急剧的变化来判定。
在图中电压Vmax表示旋转电机驱动装置1中允许的最大额定电压，也就是DC/DC转换器2、平滑电容器4、逆变器10(开关元件3)的最大额定电压中，最小的电压的值。在接触器9为断开状态的情况下，马达线间反电动势Vbemf几乎直接施加给逆变器10的直流侧。因此，在接触器9为断开状态的情况下，优选旋转速度比与旋转速度成比例上升的马达线间反电动势Vbemf达到最大额定电压Vmax的旋转速度(ωsd2)高的区域(T30)禁止关闭控制。因此，在接触器9为断开状态的情况下，能够将马达线间反电动势Vbemf达到最大额定电压Vmax的旋转速度(ωsd2)设定为SD最大旋转速度ωsd。
另一方面，在接触器9为接通状态的情况下，在逆变器10的直流侧施加有高压电池11(或者DC/DC转换器2的输出)的电压，这成为直流链路电压Vdc。例如，在关闭控制中，若马达线间反电动势Vbemf超过直流链路电压Vdc，则与开关元件3反向并联连接的二极管5导通。即，供给对高压电池11进行充电的电流。因此，像作为第一点的考虑点说明的那样，SD最大旋转速度ωsd的设定需要考虑电池电流Ib、再生电力、再生转矩等。因此，从马达线间反电动势Vbemf达到直流链路电压Vdc的旋转速度(ωsd3)到马达线间反电动势Vbemf达到最大额定电压Vmax的旋转速度(ωsd2)的区域(T20)是能够附加条件地进行关闭控制的区域。与马达线间反电动势Vbemf达到直流链路电压Vdc的旋转速度(ωsd3)相比为低旋转速度侧的区域(T10)能够不特别附加条件就进行关闭控制的区域。
SD最大旋转速度ωsd也可以设定为马达线间反电动势Vbemf达到最大额定电压Vmax的旋转速度(ωsd2)和基于电池电流Ib的最大额定值(Ibth)的SD最大旋转速度ωsd(ωsd1)中较低的值。另外，也可以将马达线间反电动势Vbemf达到直流链路电压Vdc的旋转速度(ωsd3)包含在内而设定为它们中的最低的值。
另外，在接触器9为断开状态的情况下，不能够再流向高压电池11的电流如上述那样对平滑电容器4进行充电。平滑电容器4的电容越大，平滑电容器4的端子间电压的上升速度越慢。若使对直流链路电压Vdc进行平滑化的平滑电容器4小电容化，则直流链路电压Vdc上升的速度变快。即使开关元件3的耐压变高，平滑电容器4的耐压与以往相比也不变化，因此旋转电机驱动装置1中允许的最大额定电压成为平滑电容器4的最大额定电压的可能性变高。因此，作为一个方式，在接触器9为断开状态的情况下，优选根据平滑电容器4的电容，以由于在关闭控制的执行中从旋转电机80供给的电荷而上升的平滑电容器的电压比允许的最大值小的方式设定SD最大旋转速度ωsd。该情况下，如图4中以点划线所示的那样，SD最大旋转速度ωsd以及ASC最小旋转速度ωasc设定在旋转速度更低的一侧(ωsd＿C2以及ASC最小旋转速度ωasc＿C2)。若图4中以虚线所示的SD最大旋转速度ωsd以及ASC最小旋转速度ωasc是平滑电容器4的电容为“C1”的情况下的值，则SD最大旋转速度ωsd＿C2以及ASC最小旋转速度ωasc＿C2是平滑电容器4的电容为“C2”的情况下的值。这里，“C1＞C2”。
接下来，对ASC最小旋转速度ωasc的设定进行说明。在主动短路控制时，需要留意以下的两点。第一点是由于负转矩传递到车轮W而产生的减速度(传递给乘客的车辆举动变化)，其中负转矩因在旋转电机80与逆变器10之间回流的电流而产生。第二点是存在由于通过旋转电机80的定子线圈8回流的电流而加热定子，定子的温度上升而使永磁铁减磁的可能性。特别是，在长时间持续主动短路控制的情况下，定子的温度上升成为问题。即，优选考虑这两点来设定ASC最小旋转速度ωasc。特别是，如下述那样，负转矩有以低旋转速度区域的某个旋转速度为峰值，旋转速度越低则负转矩越强的趋势。因此，优选为了限制负转矩，设定限制主动短路控制的执行的下限的旋转速度(ASC最小旋转速度ωasc)。需要说明的是，优选将考虑第一点以及第二点的各个点而设定的值中，较高那一方的旋转速度设定为ASC最小旋转速度ωasc。
若鉴于第一点，则优选允许主动短路控制的执行的最小旋转速度(ASC最小旋转速度ωasc)设定为在主动短路控制的执行中传递到车轮W的负转矩的绝对值比预先规定的最大允许负转矩的绝对值小的旋转速度。图8是表示旋转速度与负转矩、旋转速度与负的加速度的关系的图。图中的点划线表示负转矩TRQ，实线表示负的加速度G。负转矩TRQ以及负的加速度G基于车轮W的直径、变速装置90的变速比、车辆的重量、各旋转速度下的稳态电流的值等进行运算。
这里，图中的附图标记Gth是换算为负的加速度的最大允许负转矩(负的最大允许加速度)。根据发明人的实验等，发现最大允许加速度Gth持续恒定时间(根据实验、方法规定的时间，例如t秒)以上则并不优选。该时间(t秒)优选是考虑逆变器控制装置20的响应时间能够使控制方式转移的时间。或者，也可以将考虑逆变器控制装置20的响应时间，即使持续能够使控制方式转移的时间也能够允许的负的加速度作为最大允许加速度Gth。根据以上，优选将负的加速度G达到负的最大允许加速度的旋转速度ωasc1设定为ASC最小旋转速度ωasc。
如图8所示，负转矩TRQ以及负的加速度G的绝对值在比ASC最小旋转速度ωasc低的旋转速度ω10时最大，若旋转速度朝向零则该绝对值迅速地减少。这起因于回流的电流的成分，具体而言是向量控制中的d轴成分和q轴成分。如已知的那样，d轴成分是用于形成磁场的电流成分，q轴成分是成为转矩的电流成分。图9表示主动短路控制的执行中的稳态电流的dq轴向量坐标系上的向量轨迹的模拟结果。需要说明的是，图中的d轴电流以及q轴电流均为负值。如图9中以圆弧状的箭头所示的那样，随着旋转速度ω从零上升，d轴成分的绝对值以及q轴成分的绝对值增加，且q轴成分的绝对值在旋转速度ω10时最大。若旋转速度上升并超过ω10，则d轴成分的绝对值继续上升，但q轴成分减少。这样，q轴成分在旋转速度ω10时成为最大，因此负转矩(以及负的加速度)在该旋转速度ω10时最大。
若鉴于第二点，则优选允许主动短路控制的执行的最小旋转速度(ASC最小旋转速度ωasc)设定为在主动短路控制的执行中流动的相电流比在旋转电机80的能够运转的最大温度下能够保持旋转电机80的永磁铁的磁力的电流的范围的最大值小的旋转速度。图10表示主动短路控制的开始时刻(tasc)附近的旋转电机80的相电流的模拟结果。在图10中，为了简化，例示多相的交流电流中的一相的相电流。如图10所示，若在时刻tasc开始主动短路控制，则对于相电流流动瞬态电流。瞬态电流持续过渡响应期间(Ttr)的时间。若经过过渡响应期间(Ttr)，则成为稳态期间(Tst)，相电流稳定而流动稳态电流。旋转电机80的定子线圈的温度由于瞬态电流以及稳态电流双方上升。在图10的例子中，最大电流(绝对值)是瞬态电流的“|－Ipk|”。如上述那样，能够在旋转电机80安装温度传感器。其中，不一定能够通过温度传感器直接测定永磁铁的温度，因此例如，优选测量定子线圈8的温度并换算为永磁铁的温度。
这里，例如，将能够保持永磁铁的磁力的最大温度设为Tmg＿max。根据发明人，确认了若以实验求出的电流密度(作为有效值的电流密度[Arms/mm2])在定子线圈8流动稳定状态的电流，则定子线圈8的温度以大致1[℃/sec]的比例上升。例如，在永磁铁的温度比Tmg＿max低10[℃]的情况下，即使以该电流密度持续流动稳定状态的电流，达到Tmg＿max为止也需要约10秒，在此期间能够使故障保护控制的控制方式转移。
图11的实线是在磁铁的温度比Tmg＿max低10[℃]的条件下，近似旋转速度与最大峰值电流的绝对值的关系的曲线。这里，最大峰值电流是指不仅包含稳态电流还包含瞬态电流的情况下的最大值。图11所示的最大电流的近似曲线在磁铁的温度比Tmg＿max低10[℃]，并在旋转电机80的旋转速度为“ωasc2”时成为最大值Ipk。确认了在最大值Ipk与使减磁产生的电流值Img＿max之间，确保了足够的差值Imgn。此时，在旋转电机80的额定范围内的全部，能够保持旋转电机80的永磁铁的磁力。另外，若磁铁的温度增高则该差值Imgn变小。
2.第二实施方式
接下来，对逆变器控制装置的第二实施方式进行说明。在本实施方式中，逆变器控制装置20在根据在旋转电机驱动装置发生了故障的情况下的逆变器10的调制控制方式选择性地执行主动短路控制(ASC)和关闭控制(SD)这一点上，与根据旋转电机80的旋转速度选择性地执行这些控制的上述第一实施方式不同。下面，针对本实施方式所涉及的逆变器控制装置20，以与上述第一实施方式的不同点为中心进行说明。需要说明的是，对于未特别说明的点，能够设为与上述第一实施方式相同。
在本实施方式中，逆变器控制装置20也例如，基于经由CAN(Controller AreaNetwork，控域网)等从车辆ECU100等其它的控制装置等作为请求信号提供的旋转电机80的目标转矩TM，进行使用了后述的向量控制法的电流反馈控制，并经由逆变器10控制旋转电机80。逆变器控制装置20为了电流反馈控制而构成为具有各种功能部，各功能部通过微型计算机等硬件与软件(程序)的协作实现。
逆变器控制装置20至少具有脉冲宽度调制(PWM：Pulse Width Modulation)控制和矩形波控制(1脉冲控制(1P))两种控制形式来作为构成逆变器10的开关元件3的开关模式的形式(电压波形控制的形式)。另外，逆变器控制装置20具有对于在定子线圈8流动的电流输出最大转矩的最大转矩控制、对于马达电流以最大效率驱动马达的最大效率控制等通常磁场控制、以及流动磁场电流(弱磁电流)来削弱磁场磁通的弱磁控制(自动磁场调整控制(AFR：Automatic Field Regulate))来作为旋转电机80的定子的磁场控制的形式。
在本实施方式中，执行使用了与旋转电机80的旋转同步旋转的两轴的正交向量坐标系上的电流向量控制法的电流反馈控制来控制旋转电机80。在电流向量控制法中，例如，在沿着永磁铁的磁场磁通的方向的d轴和相对于该d轴电性前进π/2的q轴两轴的正交向量坐标系进行电流反馈控制。逆变器控制装置20基于成为控制对象的旋转电机80的目标转矩TM(转矩指令)，决定d轴以及q轴的电流指令。通过电流传感器12检测在旋转电机80的各相的定子线圈8流动的实际电流，逆变器控制装置20获取其检测结果。另外，例如通过分解器等旋转传感器13检测旋转电机80的转子的各时刻的磁极位置，逆变器控制装置20获取其检测结果。多相(例如三相)的实际电流基于磁极位置坐标转换至dq轴正交向量坐标系。
逆变器控制装置20求出坐标转换至dq轴正交向量坐标系的实际电流与在dq轴正交向量坐标系中设定的电流指令的偏差并执行比例积分控制(PI控制)、比例积分微分控制(PID控制)，导出dq轴正交向量坐标系上的电压指令。dq轴正交向量坐标系的电压指令基于磁极位置坐标转换为与多相(例如三相)的交流对应的电压指令。基于该电压指令生成开关控制信号。
如上述那样，在本实施方式中，对逆变器10进行开关的控制形式有脉冲宽度调制控制和矩形波控制。脉冲宽度调制控制是利用由上臂元件成为接通状态的高电平期间和下臂元件成为接通状态的低电平期间构成的脉冲的集合构成U、V、W的各相的逆变器10的输出电压波形亦即脉冲宽度调制波形，并且以该基本波成分在一定期间内成为正弦波状的方式，设定各脉冲的占空比的控制。换句话说，脉冲宽度调制控制是在电角度的一个周期内输出占空比不同的多个脉冲的控制方式。脉冲宽度调制控制包含公知的正弦波脉冲宽度调制(SPWM:Sinusoidal PWM)控制、空间向量脉冲宽度调制(SVPWM:Space vector PWM)控制、不连续脉冲宽度调制(DPWM：Discontinuous PWM)控制等。
另外，作为表示从直流电压向交流电压的转换率的指标，有表示相对于直流电压的多相的交流电压的线间电压的有效值的比例的调制率。一般而言，正弦波脉冲宽度调制(SPWM)控制的最大调制率大约为0.61，空间向量脉冲宽度调制(SVPWM)控制的最大调制率大约为0.71。正弦波脉冲宽度调制控制时的电压指令几乎为正弦波状。空间向量脉冲宽度调制控制的电压指令虽然由于使电压指令局部地向上下位移以能够有效地利用三相电压的相间电压而略有失真，但几乎为正弦波状。因此，一般而言，通过最大调制率达到约0.71的空间向量脉冲宽度调制控制的调制被视为“通常脉冲宽度调制”。另一方面，具有超过作为空间向量脉冲宽度调制控制的最大调制率的大约0.71的调制率的调制方式作为与通常相比提高了调制率的调制方式，被称为“过调制脉冲宽度调制”。不连续脉冲宽度调制(DPWM)控制能够进行该过调制脉冲宽度调制，最大调制率大约为0.78。该调制率0.78是物理上的极限值。若在不连续脉冲宽度调制控制中调制率达到0.78，则成为在电角度的一个周期内输出一个脉冲的矩形波控制(1脉冲控制)。在矩形波控制中，调制率被固定为物理上的极限值亦即大约0.78。
在本实施方式中，在脉冲宽度调制控制中，控制作为沿着dq轴正交向量坐标系的各轴的磁场电流(d轴电流)与驱动电流(q轴电流)的合成向量的电枢电流来驱动控制逆变器10。换句话说，逆变器控制装置20控制dq轴正交向量坐标系上的电枢电流的电流相位角(q轴电流向量与电枢电流向量所成的角)来驱动控制逆变器10。因此，脉冲宽度调制控制也被称为电流相位控制。
与此相对，矩形波控制是控制多相的交流电压的电压相位来控制逆变器10的方式。交流电压的电压相位相当于多相的电压指令的相位。在本实施方式中，矩形波控制是在旋转电机80的电角度每一个周期各进行一次逆变器10的各开关元件3的接通及断开，针对各相在电角度每一个周期输出一个脉冲的旋转同步控制。在本实施方式中，由于矩形波控制通过控制多相的交流电压的电压相位来驱动逆变器10，所以也被称为电压相位控制。
这样，逆变器控制装置20至少具有脉冲宽度调制控制和矩形波控制两个控制形式(控制方式)作为构成逆变器10的开关元件3的开关模式的形式(电压波形控制的形式)。另外，逆变器控制装置20至少具有通常磁场控制和弱磁控制两个控制形式(控制方式)，作为旋转电机80的定子的磁场控制的形式。对于磁场控制的形式，在下文中描述，但在本实施方式中，组合开关模式与磁场控制的形式切换控制方式。例如，是与通常磁场控制一起进行脉冲宽度调制控制的第一控制方式(以下有适当地表述为“脉冲宽度调制控制(PWM)”的情况)和与弱磁控制一起进行矩形波控制的第二控制方式(以下有适当地表述为“矩形波控制(AFR+1P)”的情况)。
下面，对作为磁场控制的一个形式的弱磁控制进行说明。旋转电机80中，随着旋转速度提高，感应电压(反电动势)提高，驱动旋转电机80所需要的交流电压(所需电压)也提高。若该所需电压超过对此时的直流链路电压Vdc进行转换而从逆变器10能够输出的最大的交流电压(最大输出电压)，则不能够在定子线圈8流动所需要的电流，不能够适当地控制旋转电机80。因此，逆变器控制装置20具有进行以从定子线圈产生减弱旋转电机80的磁场磁通的方向的磁通的方式调节电流相位的磁场调整控制(该情况下，是与最大转矩控制相比使电流相位前进的弱磁控制)的自动磁场调整控制器(Automatic Field Regulator)。如上述那样，dq轴正交向量坐标系上的d轴电流是有助于磁场的生成的磁场电流。例如，基于实际的调制率导出d轴电流调整指令(弱磁电流指令)，并基于该d轴电流调整指令调整d轴电流指令以及q轴电流指令。
另外，在互补地使逆变器10的各臂的上段侧开关元件31与下段侧开关元件32接通/断开的情况下，为了防止各臂的正负两极间短路，而设置同时使两个元件为断开状态的死区时间。当然，在该死区时间不流动相电流，所以调制率比理论上的值更降低。特别是在脉冲宽度调制那样，在电角度的一个周期内使用较多的脉冲的情况下，在电角度的一个周期内开关次数与矩形波控制相比较多，死区时间的影响较大。因此，例如即使是过调制脉冲宽度调制等，在理论上能够使调制率无限地接近0.78的调制方式，实际上也仅能够实现比其低的调制率。结果，在控制方式从脉冲宽度调制控制切换至矩形波控制时，有调制率较大地上升，而产生输出的转矩急剧变化的转矩阶梯差的情况。
该转矩阶梯差相对地在高旋转低转矩区域较小，在低旋转高转矩区域较大。即，旋转速度越大转矩阶梯差越小，所以作为抑制从脉冲宽度调制控制移至矩形波控制时的转矩阶梯差的一个方法，考虑进一步提高切换控制方式的旋转速度。当然由于反电动势也增大，所以此时，需要更早地开始弱磁控制。例如，在实际调制率达到0.78之前进行弱磁控制即可。在转移至矩形波控制之前的过调制控制区域中，例如执行不连续脉冲宽度调制。通过在过调制控制区域中也执行弱磁控制，能够抑制转矩阶梯差。
这样，逆变器控制装置20也可以构成为能够选择与通常磁场控制一起进行脉冲宽度调制控制的控制方式、与弱磁控制一起进行过调制脉冲宽度调制控制(不连续脉冲宽度调制控制)的控制方式、与弱磁控制一起进行矩形波控制的控制方式等三个以上的控制方式。但是，逆变器控制装置20只要至少能够选择性地执行与通常磁场控制一起进行脉冲宽度调制控制的控制方式(脉冲宽度调制控制(PWM))、与弱磁控制一起进行矩形波控制的控制方式(矩形波控制(AFR+1P))两个控制方式即可。
在本实施方式中，逆变器控制装置20也在旋转电机驱动装置1发生了故障的情况下，为了限制旋转电机80的动作而实施故障保护控制。而且，在本实施方式中，逆变器控制装置20根据在旋转电机驱动装置1发生了故障时执行中的调制控制方式，决定故障保护控制的控制方式。如上述那样，逆变器控制装置20选择性地执行在电角度的一个周期输出占空比不同的多个脉冲的控制方式亦即脉冲宽度调制控制(PWM)、与向减弱旋转电机80的磁场的方向进行调整的弱磁控制一起实施且在电角度的一个周期输出一个脉冲的控制方式亦即矩形波控制(AFR+1P)至少两个调制控制方式。逆变器控制装置20在矩形波控制(AFR+1P)的执行中在旋转电机驱动装置1发生了故障的情况下执行主动短路控制(ASC)，在脉冲宽度调制控制(PWM)的执行中在旋转电机驱动装置1发生了故障的情况下执行关闭控制(SD)。
图12例示了表示本实施方式中的旋转电机的旋转速度与转矩的关系的转矩图。转矩图中的附图标记B表示调制控制方式的边界。作为边界例示了B1以及B2，但这是由于直流链路电压Vdc的不同所引起的。相对而言，边界B1相对于边界B2，表示直流链路电压Vdc较高的情况下的边界。在本实施方式中，边界B1例示直流链路电压Vdc为额定范围内的最大值VH的情况，边界B2例示直流链路电压Vdc为额定范围内的最小值VL的情况。由于在直流链路电压Vdc较高的情况下，对更高的反电动势具有耐性，所以能够执行脉冲宽度调制控制(PWM)至更高的旋转速度区域。
另外，逆变器控制装置20在根据调制控制方式选择的主动短路控制(ASC)以及关闭控制(SD)的任意一方的故障保护控制的执行中，基于旋转电机80的旋转速度，使故障保护控制的控制方式转移至主动短路控制(ASC)以及关闭控制(SD)的另一方。在故障保护控制的执行中，旋转电机80的旋转速度也发生变化。根据旋转速度，反电动势的大小也不同，所以优选即使以选择过一次的控制方式执行故障保护控制，也根据旋转电机80的旋转状态使故障保护控制的控制方式转移。但是，在开始故障保护控制之后，不执行通常的调制控制。因此，不能够基于调制控制方式再选择故障保护控制的控制方式。另一方面，旋转电机80的反电动势依赖于旋转电机80的旋转速度。因此，优选在开始故障保护控制之后，基于旋转电机80的旋转速度，选择故障保护控制的控制方式。
在图12中，附图标记ωsd表示允许关闭控制执行的最大旋转速度(SD最大旋转速度)。这里，将旋转速度比该SD最大旋转速度ωsd高的区域(或者SD最大旋转速度ωsd以上的区域)称为高旋转速度区域。与此相对应，将与高旋转速度区域相比为低旋转速度侧的区域，也就是旋转速度比SD最大旋转速度ωsd低的区域(或者SD最大旋转速度ωsd以下的区域)称为低旋转速度区域。需要说明的是，在故障保护控制的执行中，在使故障保护控制的控制方式从执行中的控制方式转移至其它的控制方式时，设置滞后区间(转移区间Tsw)。例如，在从关闭控制(SD)移至主动短路控制(ASC)时，高旋转速度区域与低旋转速度区域的边界被设定为SD最大旋转速度ωsd。另一方面，在从主动短路控制(ASC)移至关闭控制(SD)时，该边界被设定为更低旋转速度侧的ASC最小旋转速度ωasc。ASC最小旋转速度ωasc是旋转电机80的旋转速度允许主动短路控制(ASC)执行的最小旋转速度。该情况下，旋转速度比该ASC最小旋转速度ωasc高的区域(或者ASC最小旋转速度ωasc以上的区域)为高旋转速度区域。另外，与该高旋转速度区域相比为低旋转速度侧的区域，也就是旋转速度比ASC最小旋转速度ωasc低的区域(或者ASC最小旋转速度ωasc以下的区域)为低旋转速度区域。需要说明的是，“以上/以下”、“更高/更低(小于)”等边界条件能够适当地设定，并不限定故障保护控制的构成。在以下的说明中表示其它的边界的情况也相同。
如上述那样，逆变器控制装置20在关闭控制的执行中，根据旋转电机80的旋转速度，使故障保护控制的控制方式转移。具体而言，逆变器控制装置20在关闭控制的执行中，在旋转电机80的旋转速度上升到SD最大旋转速度ωsd以上的情况下(上升至高旋转速度区域的情况下)，使控制方式转移至主动短路控制。另一方面，逆变器控制装置20在主动短路控制的执行中，在旋转电机80的旋转速度降低到ASC最小旋转速度ωasc以下的情况下(降低至低旋转速度区域的情况下)，使控制方式转移至关闭控制。
这里，还参照图13的状态转移图，对本实施方式中的故障保护控制的状态转移进行说明。图中的通常控制表示接触器9不为断开状态，而且在车辆、旋转电机80、变速装置90、逆变器10等也不发生故障，而执行通常的控制的状态。在该通常控制中，在旋转电机驱动装置1发生某种故障的情况下，向逆变器控制装置20传递发生了故障这样的信息“fail”(#1)。逆变器控制装置20对该信息“fail”进行响应，基于逆变器10的调制控制方式，判定故障保护控制的控制方式。在逆变器10的调制控制方式为矩形波控制(AFR+1P)的情况下，选择主动短路控制(ASC)(#2a)。另一方面，在调制控制方式为脉冲宽度调制控制(PWM)的情况下，选择关闭控制(SD)(#2s)。
在开始故障保护控制的执行之后，根据旋转速度ω转移故障保护控制的控制方式。在主动短路控制(ASC)的执行中，若旋转速度ω小于ASC最小旋转速度ωasc(若旋转速度ω降低至低旋转速度区域)，则控制方式转移至关闭控制(SD)(#3)。另一方面，在关闭控制(SD)的执行中，若旋转速度ω比SD最大旋转速度ωsd高(若旋转速度ω上升至高旋转速度区域)，则控制方式转移至主动短路控制(ASC)(#4)。需要说明的是，在执行故障保护控制中，作为旋转速度ω提高的一例，假定由于下坡道、断坡而使车轮W的旋转速度上升，且该旋转速度的上升传递到旋转电机80的情况等。
若持续执行故障保护控制，则基本上旋转电机80的旋转速度逐渐降低。因此，控制方式结束于关闭控制(SD)。若在关闭控制(SD)的执行中旋转速度ω为零，则逆变器控制装置20将旋转电机80已安全停止的情况传递给作为上位的控制装置的车辆ECU100。车辆ECU100使车辆的点火钥匙(IG钥匙)为断开状态(#5：IG－OFF)。或者，车辆ECU100对乘客进行催促点火钥匙的操作的报告，点火钥匙被乘客操作为断开状态。
另外，逆变器控制装置20在根据调制控制方式选择的故障保护控制的执行中，也可以不仅基于旋转电机80的旋转速度，也基于直流链路电压Vdc，使故障保护控制的控制方式从执行中的控制方式转移至其它的控制方式。如图12所示，若直流链路电压Vdc的值不同，则变更调制控制方式的边界B也不同。如图12所示，SD最大旋转速度ωsd以及ASC最小旋转速度ωasc与该边界B联动地设定。因此，可以说图13所示的状态转移图中的判定基准(SD最大旋转速度ωsd以及ASC最小旋转速度ωasc)使用与直流链路电压Vdc对应的值。换句话说，SD最大旋转速度ωsd以及ASC最小旋转速度ωasc根据直流链路电压Vdc设定，直流链路电压Vdc越小，SD最大旋转速度ωsd以及ASC最小旋转速度ωasc被设定为越小的值。另外，用于SD最大旋转速度ωsd以及ASC最小旋转速度ωasc的设定的想法与在上述第一实施方式中说明的相同，所以这里省略说明。
3.第三实施方式
接下来，作为第三实施方式，对具备上述的第一实施方式或者第二实施方式所涉及的逆变器控制装置的车辆用控制装置的实施方式进行说明。如图14所示，该车辆用控制装置50以至少具备旋转电机(MG：Motor/Generator)80和变速装置90的车辆用驱动装置60、具备上述的逆变器10的旋转电机驱动装置1(INV)为控制对象。因此，通过包含用于控制旋转电机驱动装置1的上述逆变器控制装置20而构成。在本实施方式中，车辆用驱动装置60是所谓的并行方式的混合驱动装置，作为车轮W的驱动力源具备内燃机70以及旋转电机80。即，在本实施方式中，车辆用驱动装置60具备内燃机70、旋转电机80以及变速装置90。而且，内燃机70与旋转电机80经由内燃机分离离合器75驱动连结。如图14所示，在车辆用驱动装置60，在将内燃机70与车轮W相连的动力传递路径上，从内燃机70侧依次设置有内燃机分离离合器75、旋转电机80、变速装置90。而且，该车辆用控制装置50在执行主动短路控制(ASC)来作为故障保护控制的情况下，执行向变速比变小的方向控制变速装置90的故障保护变速控制。下面，对于本实施方式所涉及的车辆用控制装置50，以未在上述第一实施方式以及第二实施方式中进行说明的点为中心进行说明。需要说明的是，对于未特别说明的点，能够设为与上述第一实施方式或者第二实施方式相同。
如上述那样，在本实施方式中，变速装置90具有具备行星齿轮机构等齿轮机构以及多个卡合装置的有级式变速机构，但变速装置90的构成并不限定于此。换句话说，变速装置90并不限定于根据多个摩擦卡合要素的卡合状态(卡合或者解除卡合)形成多个变速档，并以各变速档的变速比对输入轴的旋转速度进行变速并传递到输出轴的变速机构(有级式变速机构)。例如，变速装置90也可以具有在两个带轮(滑轮)连通传动带、链，并通过使带轮的直径变化使连续的变速成为可能的变速机构(无级变速机构(CVT：ContinuouslyVariable Transmission))。即，变速装置90只要具有构成为能够对输入轴的旋转进行变速并传递到输出轴并且能够变更其变速比的变速机构，则其方式可以是任何方式。
如图14所示，车辆用驱动装置60通过作为车辆的最上位的控制装置的一个的车辆ECU(Electronic Control Unit)100的统一控制(行驶控制)，经由内燃机控制装置40、逆变器控制装置20、变速控制装置41进行控制。内燃机控制装置40包含未图示的燃料供给装置、供气排气机构、点火装置等的控制，驱动控制内燃机70。旋转电机80经由具备了与直流电源(后述的高压电池11)连接并且与交流的旋转电机80连接，并在直流与多相的交流之间进行电力转换的逆变器10的旋转电机驱动装置1被驱动。逆变器控制装置20作为控制该旋转电机驱动装置1的旋转电机控制装置发挥作用。具体而言，逆变器控制装置20对构成参照图1等已经说明的逆变器10的开关元件3进行开关控制，驱动控制旋转电机80。变速控制装置41例如经由液压控制装置85来控制变速装置90具有的未图示的变速机构。需要说明的是，在本实施方式中，变速控制装置41经由液压控制装置85也控制内燃机分离离合器75。
这样，车辆用控制装置50是以车辆用驱动装置60以及旋转电机驱动装置1为控制对象的控制装置。在本实施方式中，至少由逆变器控制装置20以及变速控制装置41来构成车辆用控制装置(车辆用驱动装置的控制装置)50。当然，车辆用控制装置50也可以由内燃机控制装置40、逆变器控制装置20、以及变速控制装置41构成。
在图14中，附图标记17例示检测旋转电机80的温度的温度传感器，附图标记18例示检测逆变器10的温度(开关元件3的温度)的温度传感器。温度传感器17、18的检测结果传递至车辆用控制装置50(逆变器控制装置20、变速控制装置41)。另外，附图标记13是检测旋转电机80的转子的旋转(速度、方向、角速度等)的旋转传感器，附图标记93是检测变速装置90的输出轴的旋转的旋转传感器。与温度传感器17、18相同，旋转传感器13、93的检测结果传递至车辆用控制装置50(逆变器控制装置20、变速控制装置41)。需要说明的是，在图14中，省略用于启动内燃机70的启动装置、各种油泵(电动式以及机械式)。
如图1所示，逆变器控制装置20以具备逆变器10的旋转电机驱动装置1为控制对象，并经由旋转电机驱动装置1驱动控制旋转电机80。而且，如上述那样，逆变器控制装置20对构成逆变器10的开关元件3进行开关控制，并且在旋转电机驱动装置1发生了故障的情况下执行后述的故障保护控制。
如上述那样，逆变器控制装置20以车辆用驱动装置60和旋转电机驱动装置1为控制对象，车辆用驱动装置60在将成为车辆的车轮W的驱动力源的旋转电机80与车轮W相连的动力传递路径具备变速装置90，旋转电机驱动装置1具备与高压电池11连接并且与交流的旋转电机80连接并在直流与多相的交流之间进行电力转换的逆变器10。而且，逆变器控制装置20执行设定变速装置90的输入轴的旋转速度相对于变速装置90的输出轴的旋转速度的比亦即变速比来控制变速装置90的变速控制、以及对构成逆变器10的开关元件3进行开关控制的逆变器控制，并且在旋转电机驱动装置1发生了故障的情况下，执行上述的故障保护控制。
车辆用控制装置50在执行主动短路控制来作为故障保护控制的情况下，执行向变速比变小的方向控制变速装置90，使旋转电机80的旋转速度降低至低旋转速度区域的故障保护变速控制。图15表示故障保护控制与故障保护变速控制的关系。在旋转电机80以旋转速度“ωf”进行旋转的时刻t1在旋转电机驱动装置1发生了故障的情况下，车辆用控制装置50(逆变器控制装置20)执行主动短路控制来作为故障保护控制。随着主动短路控制的开始，旋转电机80的旋转速度开始降低。由于车辆用控制装置50(变速控制装置41)开始执行主动短路控制来作为故障保护控制，所以执行向变速比变小的方向控制变速装置90的故障保护变速控制(时刻t2)。这里，为了使旋转电机80的旋转速度降低至低旋转速度区域(以旋转电机80的旋转速度小于ASC最小旋转速度ωasc的方式)，设定变速比，并形成与该变速比对应的变速档。在图15中，示出变速档从第三档(3rd)变更为第六档(6th)的例子。若在时刻t3，旋转电机80的旋转速度小于ASC最小旋转速度ωasc，则故障保护控制的控制方式转移至关闭控制。
如上述那样，逆变器控制装置20在故障保护控制的执行中(变速中)或者执行后(变速后)，根据旋转电机80的旋转速度，使故障保护控制的控制方式转移。例如，在关闭控制的执行中，若旋转电机80的旋转速度上升至高旋转速度区域，则控制方式转移至主动短路控制。在执行故障保护控制中，作为旋转电机80的旋转速度提高的一例，假定由于下坡道、断坡而使车轮W的旋转速度上升，且该旋转速度的上升传递到旋转电机80的情况。另外，在内燃机分离离合器75未被释放的情况下，有由于内燃机70的驱动力的传递，旋转电机80的旋转速度上升的情况。换句话说，由乘客操作了加速器踏板那样的一例符合该情况。在车辆发生了某种故障的情况下，该情况也报告给乘客。但是，例如若车辆正在行驶高速道路，则有乘客欲使车辆停止在最近的服务区而非路肩，操作加速器踏板的可能性。
这样，在旋转电机80的旋转速度上升，而从关闭控制转移至主动短路控制的情况下(或者判定为进行转移的情况下)，优选若变速档未达到最高档，则进一步向变速比变小的方向控制变速装置90。图16表示在故障保护变速控制的执行后旋转速度上升的情况下的一个例子。从时刻t1到时刻t3的变化与参照图15上述的内容相同，所以省略说明。在经过时刻t3之后，即在控制方式转移至关闭控制之后，旋转电机80的旋转速度再次转为上升。在时刻t5，旋转电机80的旋转速度达到控制方式转移至主动短路控制的SD最大旋转速度ωsd，上升至高旋转速度区域。车辆用控制装置50在判定为旋转电机80的旋转速度上升至高旋转速度区域的情况下，执行故障保护变速控制，向变速比变更小的方向控制变速装置90。在图16所示的例子中，变速档从六档(6th)变更为七档(7th)。
若变速档从六档(6th)成为七档(7th)，则旋转电机80的旋转速度再次降低。因此，旋转电机80的旋转速度停留在低旋转速度区域，故障保护控制的控制方式不转移至主动短路控制，而维持关闭控制。然后，在再次判定为旋转电机80的旋转速度上升至高旋转速度区域的情况下，再次执行故障保护变速控制，向变速比变更小的方向控制变速装置90(时刻t7)。在图16所示的例子中，变速档从七档(7th)变更为八档(8th)。如图16所示，若变速档从七档(7th)成为八档(8th)，则旋转电机80的旋转速度再次降低并停留在低旋转速度区域，维持关闭控制。
需要说明的是，在图16所示的例子中，示出了如参照图4说明的那样，应用设置在低旋转速度区域与高旋转速度区域之间的滞后区间(转移区间Tsw)，执行故障保护变速控制的形式。但是，也可以在故障保护变速控制的执行时，不考虑滞后而使变速比降低。图17例示不考虑那样的滞后的形式。从时刻t1到时刻t3的变化与图15以及图16相同。而且，与图16相同，在经过时刻t3之后，即在控制方式转移至关闭控制之后，旋转电机80的旋转速度再次转为上升。在考虑滞后的图16的形式中，以在时刻t5旋转电机80的旋转速度达到SD最大旋转速度ωsd而上升至高旋转速度区域作为故障保护变速控制执行的判定基准。但是，在不考虑滞后的图17的形式中，以旋转电机80的旋转速度上升至ASC最小旋转速度ωasc作为故障保护变速控制执行的判定基准。
在旋转电机80的旋转速度从相同的时刻以相同的上升率开始上升的情况下，旋转速度达到ASC最小旋转速度ωasc的时刻t4比旋转速度达到SD最大旋转速度ωsd的时刻t5早。由于虽然旋转速度达到ASC最小旋转速度ωasc，但未达到高旋转速度区域，所以控制方式也不会立即转移至主动短路控制。因此，在图17的形式中，能够充裕地执行故障保护变速控制，使变速比降低。虽然省略了详细的说明，但在图17的形式中，在时刻t4变速档从六档(6th)变更为七档(7th)，在时刻t6变速档从七档(7th)变更为八档(8th)。
这里，还参照图18的状态转移图，对本实施方式中的故障保护控制的状态转移进行说明。图中的通常控制表示接触器9不为断开状态，而且在车辆、旋转电机80、变速装置90、逆变器10等也不发生故障，而执行通常的控制的状态。在该通常控制中，在旋转电机驱动装置1发生了某种故障的情况下，向逆变器控制装置20传递发生了故障这样的信息“fail”(#1)。逆变器控制装置20对该信息“fail”进行响应，基于旋转电机80的旋转速度，判定故障保护控制的控制方式。在旋转速度ω比SD最大旋转速度ωsd高的情况下，选择主动短路控制(ASC)(#2a)。另一方面，在旋转速度ω比SD最大旋转速度ωsd低的情况下，选择关闭控制(SD)(#2s)。换句话说，在故障保护控制开始时，以SD最大旋转速度ωsd为基准，高旋转速度侧为高旋转速度区域，低旋转速度侧为低旋转速度区域。在旋转速度ω包含于转移区间Tsw的情况下，在本实施方式中选择关闭控制(SD)。
在本实施方式中，在作为故障保护控制执行主动短路控制(ASC)的情况下，执行向变速比变小的方向控制变速装置90，使旋转电机80的旋转速度降低至低旋转速度区域的故障保护变速控制(upshift)。在主动短路控制(ASC)的执行中，若旋转速度ω小于ASC最小旋转速度ωasc，则控制方式转移至关闭控制(SD)(#3)。如参照图4上述的那样，若执行主动短路控制(ASC)，则以ASC最小旋转速度ωasc为基准，高旋转速度侧为高旋转速度区域，低旋转速度侧为低旋转速度区域。如参照图15～图17上述的那样，在与主动短路控制(ASC)一起执行故障保护变速控制(upshift)的情况下(ASC+upshift)，旋转电机80的旋转速度降低，控制方式转移至关闭控制(SD)。
另一方面，在关闭控制(SD)的执行中，若旋转速度ω比SD最大旋转速度ωsd高，则控制方式转移至主动短路控制(ASC)(#4)。该情况下，以SD最大旋转速度ωsd为基准，高旋转速度侧为高旋转速度区域，低旋转速度侧为低旋转速度区域。如上述那样，在故障保护控制的执行中，作为旋转速度ω变高的一例，假定由于下坡道、断坡而使车轮W的旋转速度上升，且该旋转速度的上升传递至旋转电机80的情况等。另外，在未释放内燃机分离离合器75的情况下，有由于内燃机70的驱动力的传递，旋转电机80的旋转速度上升的情况。
若持续执行故障保护控制，则基本上旋转电机80的旋转速度逐渐降低。因此，控制方式结束于关闭控制(SD)。若在关闭控制(SD)的执行中旋转速度ω为零，则逆变器控制装置20将旋转电机80已安全停止的情况传递到作为上位的控制装置的车辆ECU100。车辆ECU100使车辆的点火钥匙(IG钥匙)为断开状态(#5：IG－OFF)。或者，车辆ECU100对乘客进行催促点火钥匙的操作的报告，点火钥匙被乘客操作为断开状态。
另外，在执行故障保护控制那样的情况下，在车辆发生了某种故障的情况也报告给乘客。而且，若执行故障保护控制，则如参照图18上述的那样，车辆的速度逐渐降低。但是，存在乘客想要使车辆移动到高速道路的服务区等所希望的场所，之后使车辆停车进行故障的确认，或者等待救援的情况。该情况下，若单纯地降低车轮W的旋转速度来停止车辆，则不优选。例如，期望使用未发生故障的内燃机70的驱动力使车辆行进某种程度。通过执行故障保护变速控制，能够以使旋转电机80的旋转速度停留在低速的状态，将车轮W的旋转速度维持在以某种程度较高的值。结果，乘客能够将车辆移动至所希望的场所的可能性提高。需要说明的是，车辆的停止能够利用制动装置进行。
另外，在旋转电机驱动装置1发生了故障的情况下执行的故障保护控制的控制方式的决定并不限定于基于旋转电机80的旋转速度的形式。例如，也可以根据逆变器10的调制控制方式决定故障保护控制的控制方式。例如，逆变器控制装置20至少具有脉冲宽度调制(PWM：Pulse Width Modulation)控制和矩形波控制(1脉冲控制(1P))两个控制形式(调制方式)，作为构成逆变器10的开关元件3的开关模式的形式(电压波形控制的形式)。另外，逆变器控制装置20具有对于在定子线圈8流动的电流输出最大转矩的最大转矩控制、对于马达电流以最大效率驱动马达的最大效率控制等通常磁场控制、以及流动磁场电流(弱磁电流)削弱磁场磁通的弱磁控制(自动磁场调整控制(AFR：Automatic Field Regulate))，作为旋转电机80的定子的磁场控制的形式。
在本实施方式中，逆变器控制装置20至少通过与通常磁场控制一起执行的脉冲宽度调制控制和与弱磁控制一起执行的矩形波控制(1脉冲控制(1P))两种控制形式，对逆变器10进行开关控制。作为一个方式，逆变器控制装置20能够根据在旋转电机驱动装置1发生了故障时执行的开关控制的控制方式，决定故障保护控制的控制方式。例如，如图12所示，逆变器控制装置20在与弱磁控制一起执行矩形波控制中在旋转电机驱动装置1发生了故障的情况下执行主动短路控制(ASC)，在脉冲宽度调制控制的执行中在旋转电机驱动装置1发生了故障的情况下执行关闭控制(SD)。虽然在上述第二实施方式中已经进行了详细的说明，但一般而言，与通常磁场控制一起执行的脉冲宽度调制控制适用于旋转电机80的旋转速度为相对低速的情况，与弱磁控制一起执行的矩形波控制适用于旋转速度为相对高速的情况。因此，基于逆变器10的调制控制方式决定故障保护控制的控制方式的构成在广义上来说也能够说是基于旋转电机80的旋转速度决定故障保护控制的控制方式的构成。需要说明的是，脉冲宽度调制控制以及矩形波控制在上述第二实施方式中已经进行了说明，所以这里省略说明。
图12例示了表示这种情况下的旋转电机的旋转速度与转矩的关系的转矩图。转矩图中的附图标记B表示调制控制方式的边界。虽然作为边界例示了B1以及B2，但这是由于直流链路电压Vdc的不同所引起的。相对而言，边界B1相对于边界B2，表示直流链路电压Vdc较高的情况下的边界。在本实施方式中，边界B1例示直流链路电压Vdc为额定范围内的最大值VH的情况，边界B2例示直流链路电压Vdc为额定范围内的最小值VL的情况。由于在直流链路电压Vdc较高的情况下，对更高的反电动势具有耐性，所以能够执行脉冲宽度调制控制(PWM)至更高的旋转速度区域。另外，直流链路电压Vdc在具有DC/DC转换器2的情况下是升压后的直流电压，在不具有DC/DC转换器2的情况下相当于高压电池11的电压。
逆变器控制装置20在根据逆变器10的调制控制方式而选择了故障保护控制的控制方式的情况下，在该故障保护控制的执行中，也基于旋转电机80的旋转速度，使故障保护控制的控制方式从执行中的控制方式转移至其它的控制方式。该转移的形式与参照图4上述的形式相同，所以省略详细的说明。即，逆变器控制装置20在关闭控制的执行中，根据旋转电机80的旋转速度，使故障保护控制的控制方式转移。具体而言，逆变器控制装置20在关闭控制的执行中，在旋转电机80的旋转速度上升到SD最大旋转速度ωsd以上的情况下(上升至高旋转速度区域的情况下)，使控制方式转移至主动短路控制。另一方面，逆变器控制装置20在主动短路控制的执行中，在旋转电机80的旋转速度降低到ASC最小旋转速度ωasc以下的情况下(降低至低旋转速度区域的情况下)，使控制方式转移至关闭控制。
另外，也能够将与边界B1以及边界B2相比为高旋转速度侧称为高旋转速度区域，并将低旋转速度侧称为低旋转速度区域。即，在旋转电机驱动装置1发生了故障时，能够根据基于边界B1以及边界B2设定的高旋转速度区域以及低旋转速度区域，决定故障保护控制的控制方式。而且，在故障保护控制的执行中，能够根据基于SD最大旋转速度ωsd以及ASC最小旋转速度ωasc设定的高旋转速度区域以及低旋转速度区域，使故障保护控制的控制方式转移。
图19表示基于调制控制决定故障保护控制的控制方式的情况下的状态转移图。在步骤#1中，若逆变器控制装置20接受到在旋转电机驱动装置1发生了某种故障这样的信息“fail”，则逆变器控制装置20基于逆变器10的调制控制方式，判定故障保护控制的控制方式。在调制控制方式为矩形波控制(AFR+1P)的情况下，选择主动短路控制(ASC)(#2a)。另一方面，在调制控制方式为脉冲宽度调制控制(PWM)的情况下，选择关闭控制(SD)(#2s)。在步骤#2a以及步骤#2s中，除决定控制方式的条件以外，与参照图18上述的内容重复，所以省略详细的说明。另外，用于SD最大旋转速度ωsd以及ASC最小旋转速度ωasc的设定的想法与在上述第一实施方式中说明的相同，所以这里省略说明。
如上述，优选允许主动短路控制执行的最小旋转速度(ASC最小旋转速度ωasc)设定为在主动短路控制的执行中流动的相电流比在旋转电机80能够运转的最大的温度下能够保持旋转电机80的永磁铁的磁力的电流的范围的最大值小的旋转速度。鉴于该条件，能够在故障保护变速控制的执行条件加上旋转电机80的温度条件。即，若能够允许主动短路控制的执行所引起的旋转电机80的温度上升，则即使继续进行主动短路控制也没有问题。因此，也不需要急着使故障保护控制的控制方式转移至关闭控制，也可以不执行故障保护变速控制。因此，还优选使故障保护变速控制的执行条件如下。即，故障保护变速控制能够在作为故障保护控制执行主动短路控制并且旋转电机80的温度在预先规定的限制温度以上的情况下执行。需要说明的是，限制温度如上述那样，基于通过实验、模拟得到的各种值，具体而言，基于达到永磁铁的磁力劣化的温度为止的时间、每个单位时间的温度上升率、温度传感器的误差范围、电流值等来设定。
4.上述实施方式的概要
以下，对在上述说明的逆变器控制装置(20)以及车辆用控制装置(50)的概要进行说明。
该逆变器控制装置(20)是以具备逆变器(10)的旋转电机驱动装置(1)为控制对象，对构成上述逆变器(10)的开关元件(3)进行开关控制，并且在上述旋转电机驱动装置发生了故障的情况下执行故障保护控制的装置，
上述逆变器(10)与直流电源(11)连接并与和车辆的车轮(W)驱动连结的交流的旋转电机(80)连接，并且在直流与多相交流之间进行电力转换，通过上段侧开关元件(31)和下段侧开关元件(32)的串联电路构成交流一相的臂，并且具备以从下段侧朝向上段侧的方向为正向与各开关元件(3)并联连接的续流二极管(5)，
上述故障保护控制选择性地执行使多相全部的上述臂的上述上段侧开关元件(31)为接通状态的上段侧主动短路控制和使多相全部的上述臂的上述下段侧开关元件(32)为接通状态的下段侧主动短路控制的任意一个主动短路控制(ASC)、以及使全部的上述开关元件(3)为断开状态的关闭控制(SD)，
至少根据上述旋转电机(80)的旋转速度，在高旋转速度区域执行上述主动短路控制(ASC)，在与上述高旋转速度区域相比为低旋转速度侧的低旋转速度区域执行上述关闭控制(SD)。
旋转电机(80)的反电动势根据旋转电机(80)的旋转速度增大。因此，在执行关闭控制(SD)的情况下，有根据旋转速度，为了充电而在直流电源(11)流动的直流电源电流(Ib)、作为逆变器(10)的直流侧的电压的直流链路电压(Vdc)增加的趋势。另一方面，在主动短路控制(ASC)中，在以较低的旋转速度执行的情况下，在有旋转电机(80)产生较大的负转矩这一点、在长时间执行的情况下旋转电机(80)的发热量变大这一点存在制约。但是，旋转电机(80)的定子线圈(8)具有的能量并不作为用于充电的电流流入直流电源(11)，而在定子线圈(8)与逆变器(10)之间回流。因此，在主动短路控制(ASC)中，直流链路电压(Vdc)也不上升。
根据本构成，在旋转电机(80)的旋转速度相对较高的高旋转速度区域，作为故障保护控制选择主动短路控制(ASC)。因此，抑制在直流电源(11)流动的直流电源电流(Ib)的增加、直流链路电压(Vdc)的上升。另一方面，由于若执行主动短路控制(ASC)，则使旋转电机(80)产生负转矩，所以能够使在高旋转速度区域旋转的旋转电机(80)减速。另外，有主动短路控制(ASC)所引起的回流电流使旋转电机(80)的定子线圈的温度上升，由于到达的温度而使永磁铁减磁的可能性。根据发明人的实验、模拟，在旋转速度相对较高的区域，与旋转速度较低的区域相比，稳态电流以及瞬态电流的最大峰值电流(绝对值)较小(例如参照图11)。因此，若在高旋转速度区域执行主动短路控制(ASC)，则即使产生回流电流所引起的温度上升，也能够保持旋转电机(80)的永磁铁的磁力。另一方面，在旋转电机(80)的旋转速度相对较低的低旋转速度区域，作为故障保护控制选择关闭控制(SD)。因此，能够抑制旋转电机(80)产生较大的负转矩并且也能够缩短执行主动短路控制(ASC)的期间。另外，在低旋转速度区域，关闭控制(SD)所引起的直流电源电流(Ib)、直流链路电压(Vdc)的增量被抑制在适当的范围内。这样，根据本构成，在具备逆变器(10)的旋转电机驱动装置(1)发生了故障的情况下，能够抑制对直流电源进行充电的直流电源电流(Ib)、直流链路电压(Vdc)的过大的增加，并适当地执行故障保护控制。
然而，有在故障保护控制的执行中旋转电机(80)的旋转速度变化的情况。例如，在车辆下坡道那样的情况下有与车轮(W)驱动连结的旋转电机(80)的旋转速度上升的情况。在判断为对直流电源(11)进行充电的直流电源电流(Ib)、直流链路电压(Vdc)的增量被抑制在适当的范围内，而执行了关闭控制(SD)的情况下，若旋转电机(80)的旋转速度上升，则有直流电源电流(Ib)、直流链路电压(Vdc)上升并超过适当的范围的可能性。因此，作为一个方式，优选逆变器控制装置(20)在上述关闭控制(SD)的执行中，在上述旋转电机(80)的旋转速度上升到上述高旋转速度区域的情况下，使控制方式转移至上述主动短路控制(ASC)。
在将重力等外力包含在内而未对车轮(W)提供新的驱动力的情况下，在故障保护控制的执行中旋转电机(80)的旋转速度逐渐降低。主动短路控制(ASC)使电流在定子线圈(8)与逆变器(20)之间回流，所以其能量的多数在定子线圈(8)以及逆变器(20)中成为热量而被消耗。由于该热量，有定子线圈(8)、开关元件(3)损耗的可能性。另外，也有定子线圈(8)被加热，定子的温度上升而使永磁铁减磁的可能性。另外，在以较低的旋转速度执行主动短路控制(ASC)的情况下，有旋转电机(80)产生较大的负转矩的情况。而且，有该负转矩成为减速度使车辆的乘客感觉到举动变化的可能性。因此，优选主动短路控制(ASC)所引起的电流的回流在适当的时期结束。因此，作为一个方式，优选在上述主动短路控制(ASC)的执行中，在上述旋转电机(80)的旋转速度降低至上述低旋转速度区域的情况下，使控制方式转移至上述关闭控制(SD)。
在逆变器(80)经由在断开状态下切断电力的供给的电源开关(9)与直流电源(11)连接的情况下，再生电力在电源开关(9)为接通状态下对直流电源(11)进行充电。另一方面，在电源开关(9)为断开状态下，切断与直流电源(11)的连接，所以再生电力使直流链路电压(Vdc)上升。因此，优选根据电源开关(9)的接通断开的状态设定成为用于选择主动短路控制(ASC)以及关闭控制(SD)的某一个控制方式的基准的旋转电机(80)的旋转速度。即，作为一个方式，优选上述逆变器(80)经由在断开状态下切断电力的供给的电源开关(9)与上述直流电源(11)连接，且允许上述关闭控制(SD)的执行的最大旋转速度(ωsd)在上述电源开关(9)为接通状态的情况下，根据直流电源电压，设定为与上述旋转电机(80)的旋转速度相应的直流电源电流(Ib)以及再生电力比允许的最大额定值小的旋转速度。另外，优选上述最大旋转速度(ωsd)在上述电源开关(9)为断开状态的情况下，将最大旋转速度(ωsd)设定为三相的线间的反电动势的峰值比上述旋转电机驱动装置(1)中允许的最大额定电压小的旋转速度。
需要说明的是，在作为直流电源(11)的电压的直流电源电压为额定范围内的下限值的情况下，有与由旋转电机(80)发电的电压的电位差变大，直流电源电流(Ib)以及再生电力也变大的趋势。因此，如上述那样，优选在电源开关(9)为接通状态的情况下，基于直流电源电压为额定范围内的下限值的情况下的、针对旋转电机(80)的旋转速度的直流电源电流(Ib)以及再生电力的特性，设定最大旋转速度(ωsd)。
另外，优选在上述电源开关(9)为断开状态的情况下，还根据使上述逆变器(10)的直流侧的电压亦即直流链路电压(Vdc)平滑化的平滑电容器(4)的电容，以在上述关闭控制(SD)的执行中由于从上述旋转电机(80)供给的电荷而上升的上述平滑电容器(4)的电压比允许的最大值小的方式设定上述最大旋转速度(ωsd)。一般而言，在逆变器(10)的直流侧具备平滑电容器(4)的情况较多。在电源开关(9)为断开状态的情况下，切断用于对直流电源(11)进行充电的电流，所以该电流对平滑电容器(4)进行充电，使直流链路电压(Vdc)上升。构成旋转电机驱动装置(1)的电子部件中，平滑电容器(4)的耐压最低的情况较多。另外，若为了旋转电机驱动装置(1)的小型化等，而推进平滑电容器(4)的电容的降低，则有平滑电容器(4)的端子间电压(即，直流链路电压(Vdc))的上升速度也加快的趋势。因此，优选如上述那样根据平滑电容器(4)的允许值来设定最大旋转速度(ωsd)。
在执行主动短路控制(ASC)的情况下，在旋转电机(80)产生负转矩，该负转矩也传递到与旋转电机(80)驱动连结的车轮(W)。该负转矩作为制动力发挥功能，使车辆的乘客感觉到负的加速度。优选这样的加速度被抑制到不使乘客产生不快的程度。因此，作为一个方式，优选允许上述主动短路控制(ASC)的执行的最小旋转速度(ωasc)设定为在上述主动短路控制(ASC)的执行中传递到上述车轮(W)的负转矩的绝对值比预先规定的最大允许负转矩的绝对值小的旋转速度。
如上述那样，在主动短路控制(ASC)中，使电流在定子线圈(8)与逆变器(20)之间回流，所以其能量的多数在定子线圈(8)以及逆变器(20)中成为热量而被消耗。若由于该热量，旋转电机(80)的温度上升，则存在使旋转电机(80)具备的永磁铁减磁的可能性。因此，旋转电机(80)的温度需要抑制在永磁铁能够保持磁力的范围内。而且，由于该温度的上升起因于回流的电流，所以需要将该电流抑制在适当的范围内。在主动短路时流动的相电流有稳态电流和瞬态电流，但成为抑制对象的电流是包含稳态电流和瞬态电流的瞬时峰值电流(绝对值)。作为一个方式，优选允许上述主动短路控制(ASC)的执行的最小旋转速度(ωasc)设定为在上述主动短路控制(ASC)的执行中流动的相电流比在上述旋转电机(80)能够运转的最大的温度下能够保持上述旋转电机(80)的永磁铁的磁力的电流的范围的最大值小的旋转速度。
该逆变器控制装置(20)是以具备逆变器(10)的旋转电机驱动装置(1)为控制对象，对构成上述逆变器(10)的开关元件(3)进行开关控制，并且在上述旋转电机驱动装置发生了故障的情况下执行故障保护控制的装置，
上述逆变器(10)与直流电源(11)连接并与和车辆的车轮(W)驱动连结的交流的旋转电机(80)连接，并且在直流与多相交流之间进行电力转换，通过上段侧开关元件(31)和下段侧开关元件(32)的串联电路构成交流一相的臂，并且具备以从下段侧朝向上段侧的方向为正向与各开关元件(3)并联连接的续流二极管(5)，
选择性地执行在电角度的一个周期输出占空比不同的多个脉冲的控制方式亦即脉冲宽度调制控制(PWM)、与向减弱上述旋转电机(80)的磁场的方向进行调整的弱磁控制一起实施且在电角度的一个周期输出一个脉冲的控制方式亦即矩形波控制(AFR+1P)至少两个调制控制方式，
并且上述故障保护控制选择性地执行使多相全部的上述臂的上述上段侧开关元件(31)为接通状态的上段侧主动短路控制和使多相全部的上述臂的上述下段侧开关元件(32)为接通状态的下段侧主动短路控制的任意一个主动短路控制(ASC)、以及使全部的上述开关元件(3)为断开状态的关闭控制(SD)，
在上述矩形波控制(AFR+1P)的执行中在上述旋转电机驱动装置(1)发生了故障的情况下执行上述主动短路控制(ASC)，在上述脉冲宽度调制控制(PWM)的执行中在上述旋转电机驱动装置(1)发生了故障的情况下执行上述关闭控制(SD)。
矩形波控制(AFR+1P)在旋转电机(80)的旋转速度相对较高的区域执行，脉冲宽度调制控制(PWM)在与矩形波控制(AFR+1P)相比旋转电机(80)的旋转速度相对较低的区域执行。根据本构成，在矩形波控制(AFR+1P)的执行中在上述旋转电机驱动装置(1)发生了故障的情况下，作为故障保护控制选择主动短路控制(ASC)。因此，抑制在直流电源(11)流动的直流电源电流(Ib)的增加、直流链路电压(Vdc)的上升。另外，由于若执行主动短路控制(ASC)，则使旋转电机(80)产生负转矩，所以能够使在旋转速度相对较高的区域旋转的旋转电机(80)减速。另一方面，有主动短路控制(ASC)所引起的回流电流使旋转电机(80)的定子线圈的温度上升，而由于到达的温度使永磁铁减磁的可能性。根据发明人的实验、模拟，在旋转速度相对较高的区域，与旋转速度较低的区域相比，稳态电流以及瞬态电流的最大峰值电流(绝对值)较小(例如参照图11)。因此，若在旋转速度相对较高的区域执行主动短路控制(ASC)，则即使产生回流电流所引起的温度上升，也能够保持旋转电机(80)的永磁铁的磁力。另一方面，可能引起直流电源电流(Ib)的增加、直流链路电压(Vdc)的上升的关闭控制(SD)在脉冲宽度调制控制(PWM)的执行中在上述旋转电机驱动装置(1)发生了故障的情况下被选择。因此，能够抑制旋转电机(80)产生较大的负转矩并且也能够缩短执行主动短路控制(ASC)的期间。另外，由于在脉冲宽度调制控制(PWM)的执行中，旋转电机(80)的旋转速度相对较低，所以关闭控制(SD)所引起的直流电源电流(Ib)、直流链路电压(Vdc)的增量被抑制在适当的范围内。这样，根据本构成，在具备逆变器(10)的旋转电机驱动装置(1)发生故障的情况下，能够抑制直流电源电流(Ib)、直流链路电压(Vdc)的过大的增加，并适当地执行故障保护控制。
这里，优选逆变器控制装置(20)在根据上述调制控制方式选择的上述主动短路控制(ASC)以及上述关闭控制(SD)的任意一方的执行中，基于上述旋转电机(80)的旋转速度，使上述故障保护控制的控制方式转移至上述主动短路控制(ASC)以及上述关闭控制(SD)的另一方。在故障保护控制的执行中旋转电机(80)的旋转速度也发生变化。根据旋转速度，反电动势的大小也不同，所以优选即使执行选择过一次的控制方式的控制，也根据旋转电机(80)的旋转状态而使其转移至适当的控制方式。但是，在开始故障保护控制之后，不执行通常的调制控制。因此，不能够基于调制控制方式再选择故障保护控制的控制方式。另一方面，旋转电机(80)的反电动势依赖于旋转电机(80)的旋转速度。因此，优选在开始主动短路控制(ASC)以及关闭控制(SD)的任意一方的控制之后，基于旋转电机(80)的旋转速度，选择故障保护控制的控制方式。
如上述那样，有在故障保护控制的执行中旋转电机(80)的旋转速度发生变化的情况。例如，有在车辆下坡道那样的情况下与车轮(W)驱动连结的旋转电机(80)的旋转速度上升的情况。在判断为直流电源电流(Ib)、直流链路电压(Vdc)的增量被抑制在适当的范围内，而执行关闭控制(SD)的情况下，若旋转电机(80)的旋转速度上升，则有直流电源电流(Ib)、直流链路电压(Vdc)上升并超过适当的范围的可能性。因此，作为一个方式，优选上述逆变器(10)经由在断开状态下切断电力的供给的电源开关(9)与上述直流电源(11)连接，逆变器控制装置(20)在上述关闭控制(SD)的执行中，在上述旋转电机(80)的旋转速度上升到允许上述关闭控制(SD)的执行的最大旋转速度(ωsd)以上的情况下，使控制方式转移至上述主动短路控制(ASC)。而且，优选上述最大旋转速度(ωsd)在上述电源开关(9)为接通状态的情况下，根据直流电源电压，设定为与上述旋转电机(80)的旋转速度相应的直流电源电流(Ib)以及再生电力比允许的最大额定值小的旋转速度。另外，优选上述最大旋转速度(ωsd)在上述电源开关(9)为断开状态的情况下，将最大旋转速度(ωsd)设定为三相的线间的反电动势的峰值比上述旋转电机驱动装置(1)中允许的最大额定电压小的旋转速度。
逆变器(80)经由电源开关(9)与直流电源(11)连接，所以再生电力在电源开关(9)为接通状态下对直流电源(11)进行充电。在电源开关(9)为断开状态下，切断与直流电源(11)的连接，所以再生电力使直流链路电压(Vdc)上升。因此，优选根据电源开关(9)的接通断开的状态设定成为用于选择故障保护控制的控制方式的基准的旋转电机(80)的旋转速度。需要说明的是，在直流电源(11)的电压亦即直流电源电压为额定范围内的下限值的情况下，有与由旋转电机(80)发电的电压的电位差较大，直流电源电流(Ib)以及再生电力也较大的趋势。因此，如上述那样，优选在电源开关(9)为接通状态的情况下，基于直流电源电压为额定范围内的下限值的情况下的、针对旋转电机(80)的旋转速度的直流电源电流(Ib)以及再生电力的特性，设定最大旋转速度(ωsd)。
另外，优选在上述电源开关(9)为断开状态的情况下，还根据使上述逆变器(10)的直流侧的电压亦即直流链路电压(Vdc)平滑化的平滑电容器(4)的电容，以在上述关闭控制(SD)的执行中由于从上述旋转电机(80)供给的电荷上升的上述平滑电容器(4)的电压比允许的最大值小的方式设定上述最大旋转速度(ωsd)。一般而言，在逆变器(10)的直流侧具备平滑电容器(4)的情况较多。在电源开关(9)为断开状态的情况下，切断用于对直流电源(11)进行充电的电流，所以该电流对平滑电容器(4)进行充电，使直流链路电压(Vdc)上升。构成旋转电机驱动装置(1)的电子部件中，平滑电容器(4)的耐压最低的情况较多。另外，若为了旋转电机驱动装置(1)的小型化等，而推进平滑电容器(4)的电容的降低，则有平滑电容器(4)的端子间电压(即，直流链路电压(Vdc))的上升速度也加快的趋势。因此，优选如上述那样根据平滑电容器(4)的允许值来设定最大旋转速度(ωsd)。
在将重力等外力包含在内而未对车轮(W)提供新的驱动力的情况下，在故障保护控制的执行中旋转电机(80)的旋转速度逐渐降低。主动短路控制(ASC)使电流在定子线圈(8)与逆变器(20)之间回流，所以其能量的多数在定子线圈(8)以及逆变器(20)中成为热量而被消耗。由于该热量，有定子线圈(8)、开关元件(3)损耗的可能性。另外，也有定子线圈(8)被加热，定子的温度上升而使永磁铁减磁的可能性。另外，在以较低的旋转速度执行主动短路控制(ASC)的情况下，有旋转电机(80)产生较大的负转矩的情况。而且，有该负转矩成为减速度使车辆的乘客感觉到举动变化的可能性。因此，优选主动短路控制(ASC)所引起的电流的回流在适当的时期结束。因此，作为一个方式，优选在上述主动短路控制(ASC)的执行中，在上述旋转电机(80)的旋转速度降低到允许上述主动短路控制的执行的最小旋转速度(ωasc)以下的情况下，使控制方式转移至上述关闭控制(SD)。
若直流链路电压(Vdc)的值不同，则变更调制控制方式的边界(B)也不同。而且，最大旋转速度(ωsd)以及最小旋转速度(ωasc)与该边界(B)联动地设定。因此，优选在开始故障保护控制之后，变更故障保护控制的控制方式时的判定基准(最大旋转速度(ωsd)以及最小旋转速度(ωasc))也使用与直流链路电压(Vdc)对应的值。换句话说，作为一个方式，优选在上述关闭控制(SD)的执行中，上述旋转电机(80)的旋转速度上升到允许上述关闭控制(SD)的执行的最大旋转速度(ωsd)以上的情况下，使控制方式转移至上述主动短路控制(ASC)，在上述主动短路控制(ASC)的执行中，上述旋转电机(80)的旋转速度降低到允许上述主动短路控制(ASC)的执行的最小旋转速度(ωasc)以下的情况下，使控制方式转移至上述关闭控制(SD)，上述最大旋转速度(ωsd)以及上述最小旋转速度(ωasc)根据上述逆变器(10)的直流侧的电压亦即直流链路电压(Vdc)设定，上述直流链路电压(Vdc)越小，设定为越小的值。
在执行主动短路控制(ASC)的情况下，在旋转电机(80)产生负转矩，该负转矩也传递到与旋转电机(80)驱动连结的车轮(W)。该负转矩作为制动力发挥功能，使车辆的乘客感觉到负的加速度。优选这样的加速度被抑制到不使乘客产生不快的程度。因此，作为一个方式，优选允许上述主动短路控制(ASC)的执行的最小旋转速度(ωasc)设定为在上述主动短路控制(ASC)的执行中传递到上述车轮(W)的负转矩的绝对值比预先规定的最大允许负转矩的绝对值小的旋转速度。
如上述那样，在主动短路控制(ASC)中，使电流在定子线圈(8)与逆变器(20)之间回流，所以其能量的多数在定子线圈(8)以及逆变器(20)中成为热量而被消耗。若由于该热量，旋转电机(80)的温度上升，则存在使旋转电机(80)具备的永磁铁减磁的可能性。因此，旋转电机(80)的温度需要抑制在永磁铁能够保持磁力的范围内。而且，由于该温度的上升起因于回流的电流，所以需要将该电流抑制在适当的范围内。在主动短路时流动的相电流有稳态电流和瞬态电流，但成为抑制对象的电流是包含稳态电流和瞬态电流的瞬时峰值电流(绝对值)。作为一个方式，优选允许上述主动短路控制(ASC)的执行的最小旋转速度(ωasc)设定为在上述主动短路控制(ASC)的执行中流动的相电流比在上述旋转电机(80)能够运转的最大的温度下能够保持上述旋转电机(80)的永磁铁的磁力的电流的范围的最大值小的旋转速度。
以上说明的逆变器控制装置(20)也能够应用于车辆用控制装置(50)。该情况下，车辆用控制装置(50)是以在将成为车辆的车轮(W)的驱动力源的旋转电机(80)与上述车轮(W)相连的动力传递路径具备变速装置(90)的车辆用驱动装置(60)和具备上述逆变器(10)的旋转电机驱动装置(1)为控制对象，且具备上述逆变器控制装置(20)的装置，
执行设定上述变速装置(90)的输入轴的旋转速度相对于上述变速装置(90)的输出轴的旋转速度之比亦即变速比来控制上述变速装置(90)的变速控制；以及
对构成上述逆变器(10)的开关元件(3)进行开关控制的逆变器控制，
并且在作为上述故障保护控制执行了上述主动短路控制(ASC)的情况下，执行向上述变速比变小的方向控制上述变速装置(90)的故障保护变速控制(upshift)。
根据该构成，在旋转电机驱动装置(1)发生了故障的情况下，在旋转电机(80)的旋转速度相对较高的高旋转速度区域的情况下或者在矩形波控制的执行中的情况下，作为故障保护控制选择主动短路控制(ASC)。因此，抑制在直流电源(11)流动的直流电源电流(Ib)的增加、直流链路电压(Vdc)的上升。需要说明的是，若执行主动短路控制(ASC)，则使旋转电机(80)产生负转矩，所以使在高旋转速度区域旋转的旋转电机(80)减速。另一方面，在旋转电机驱动装置(1)发生了故障的情况下，在旋转电机(80)的旋转速度相对较低的低旋转速度区域的情况下或者在脉冲宽度调制控制的执行中的情况下，作为故障保护控制选择关闭控制(SD)。并且在执行主动短路控制(ASC)的情况下，执行故障保护变速控制(upshift)。由此，能够使旋转电机(80)的旋转速度降低，并抑制车轮(W)的速度降低。因此，即使在不能够利用旋转电机(80)作为驱动源的状况下，乘客能够使车辆行进到例如服务区等所希望的场所并停车的可能性也较高。另外，通过执行故障保护变速控制(upshift)使变速比降低，使旋转电机(80)的旋转速度降低，所以能够抑制主动短路控制(ASC)所引起的回流电流的长时间的持续，并对在旋转电机(80)产生的反电动势适当地进行放电。这样，根据本构成，在具备逆变器(10)的旋转电机驱动装置(1)发生了故障的情况下，能够抑制在直流电源(11)再生的直流电源电流(Ib)、直流链路电压(Vdc)的过大增加、以及回流电流的长时间的持续，并且能够适当地执行故障保护控制。
这里，优选车辆用控制装置(50)通过上述故障保护变速控制(upshift)，向上述变速比变小的方向控制上述变速装置(90)，使上述旋转电机(80)的旋转速度降低至上述低旋转速度区域。通过这样的到低旋转速度区域的旋转速度的降低，使故障保护控制的控制方式从主动短路控制(ASC)移至关闭控制(SD)。因此，能够抑制旋转电机(80)产生较大的负转矩并且也能够缩短执行主动短路控制(ASC)的期间。另外，也抑制回流电流的长时间的持续所引起的旋转电机(80)的加热。结果，也能够抑制由于过热使旋转电机(80)的永磁铁减磁的可能性。
在关闭控制(SD)的执行中，例如，有由于车辆下坡道、断坡使车轮(W)的旋转速度上升，该旋转速度的上升传递到旋转电机(80)，旋转电机(80)的旋转速度上升的情况。若旋转速度上升至高旋转速度区域，则作为故障保护控制执行主动短路控制(ASC)。这里，若执行故障保护变速控制，则能够使旋转电机(80)的旋转速度降低，能够抑制主动短路控制(ASC)的执行。作为一个方式，优选车辆用控制装置(50)在上述故障保护变速控制的执行中或者执行后，在判定为上述旋转电机(80)的旋转速度上升至上述高旋转速度区域的情况下，向上述变速比变更小的方向控制上述变速装置(90)。
需要说明的是，车辆用驱动装置(60)还具备内燃机(70)作为驱动力源，在维持内燃机(70)与车轮(W)的动力传递的情况下，即使在失去旋转电机(80)的驱动力的状态下，也能够通过内燃机(70)的驱动力使车轮(W)旋转。在执行故障保护控制那样的情况下，也向乘客报告在车辆或者车辆用驱动装置(60)发生了某种故障的情况。但是，有乘客期望使车辆行进到例如服务区等所希望的场所并停车的情况。在这样的情况下，若使用内燃机(70)的驱动力，则有使车轮(W)或者与内燃机(70)驱动连结的旋转电机(80)的旋转速度上升的可能性。此时，如上述那样，若向变速比变更小的方向控制变速装置(90)，则例如能够在维持关闭控制(SD)的状态下，使车辆行进。结果，乘客能够移动车辆至所希望的场所的可能性较高。
在主动短路控制(ASC)中，使电流在定子线圈(8)与逆变器(20)之间回流，所以其能量的多数在定子线圈(8)以及逆变器(20)中成为热量而被消耗。若由于该热量加热旋转电机(80)，则有由于过热而使旋转电机(80)具备的永磁铁减磁的可能性。因此，旋转电机(80)的温度需要抑制在永磁铁能够保持磁力的范围内。而且，由于该温度的上升起因于回流的电流，所以该电流需要抑制在适当的范围内。相反，若能够允许主动短路控制(ASC)的执行所引起的旋转电机(80)的温度上升，则即使继续进行主动短路控制(ASC)也没有问题。鉴于这一点，能够对故障保护变速控制的执行条件加上旋转电机(80)的温度条件。作为一个方式，优选上述故障保护变速控制(upshift)在作为上述故障保护控制执行上述主动短路控制(ASC)并且上述旋转电机(80)的温度在预先规定的限制温度以上的情况下执行。另外，限制温度如上述那样，优选基于通过实验、模拟得到的各种值，具体而言，基于达到永磁铁的磁力劣化的温度的时间、每个单位时间的温度上升率、温度传感器的误差范围、电流值等来设定。
在逆变器(80)经由在断开状态下切断电力的供给的电源开关(9)与直流电源(11)连接的情况下，再生电力在电源开关(9)为接通状态下对直流电源(11)进行充电。在电源开关(9)为断开状态下，切断与直流电源(11)的连接，所以再生电力使直流链路电压(Vdc)上升。因此，优选根据电源开关(9)的接通断开的状态设定成为用于选择故障保护控制的控制方式的基准的旋转电机(80)的旋转速度。即，作为一个方式，优选上述逆变器(10)经由在断开状态下切断电力的供给的电源开关(9)与上述直流电源(11)连接，允许上述关闭控制(SD)的执行的最大旋转速度(ωsd)在上述电源开关(9)为接通状态的情况下根据直流电源电压，设定为与上述旋转电机(80)的旋转速度相应的直流电源电流(Ib)以及再生电力比允许的最大额定值小的旋转速度。另外，优选上述最大旋转速度(ωsd)在上述电源开关(9)为断开状态的情况下，将最大旋转速度(ωsd)设定为三相的线间的反电动势的峰值比上述旋转电机驱动装置(1)中允许的最大额定电压小的旋转速度。
需要说明的是，在直流电源(11)的电压亦即直流电源电压为额定范围内的下限值的情况下，有与由旋转电机(80)发电的电压的电位差变大，直流电源电流(Ib)以及再生电力也变大的趋势。因此，如上述那样，优选在电源开关(9)为接通状态的情况下，基于直流电源电压为额定范围内的下限值的情况下的、针对旋转电机(80)的旋转速度的直流电源电流(Ib)以及再生电力的特性，设定最大旋转速度(ωsd)。产业上的可利用性
本公开所涉及的技术能够利用于以具备逆变器的旋转电机驱动装置为控制对象的逆变器控制装置。
附图标记说明
1…旋转电机驱动装置，3…开关元件，4…平滑电容器，5…二极管(续流二极管)，9…接触器(电源开关)，10…逆变器，11…高压电池(直流电源)，20…逆变器控制装置，31…上段侧开关元件，32…下段侧开关元件，50…车辆用控制装置，60…车辆用驱动装置，80…旋转电机，90…变速装置，100…车辆ECU，Ib…电池电流(直流电源电流)，TRQ…负转矩，Vbemf…马达线间反电动势，Vdc…直流链路电压，Vmax…最大额定电压，W…车轮，ωasc…ASC最小旋转速度(最小旋转速度)，ωsd…SD最大旋转速度(最大旋转速度)。

Claims (4)

1.一种逆变器控制装置，是以具备逆变器的旋转电机驱动装置为控制对象，对构成所述逆变器的开关元件进行开关控制，并且在所述旋转电机驱动装置发生了故障的情况下执行故障保护控制的逆变器控制装置，其中，
所述逆变器与直流电源连接并与和车辆的车轮驱动连结的交流的旋转电机连接，并且在直流与多相交流之间进行电力转换，通过上段侧开关元件和下段侧开关元件的串联电路构成交流一相的臂，并且具备以从下段侧朝向上段侧的方向为正向而与各开关元件并联连接的续流二极管，
所述故障保护控制选择性地执行主动短路控制和关闭控制，所述主动短路控制是使多相全部的所述臂的所述上段侧开关元件为接通状态的上段侧主动短路控制以及使多相全部的所述臂的所述下段侧开关元件为接通状态的下段侧主动短路控制中的任意一个，所述关闭控制使全部的所述开关元件为断开状态，
至少根据所述旋转电机的旋转速度，在高旋转速度区域执行所述主动短路控制，在与所述高旋转速度区域相比为低旋转速度侧的低旋转速度区域执行所述关闭控制，
允许所述主动短路控制的执行的最小旋转速度基于在所述主动短路控制的执行中流动的相电流来设定。
2.一种逆变器控制装置，是以具备逆变器的旋转电机驱动装置为控制对象，对构成所述逆变器的开关元件进行开关控制，并且在所述旋转电机驱动装置发生了故障的情况下执行故障保护控制的逆变器控制装置，其中，
所述逆变器与直流电源连接并与和车辆的车轮驱动连结的交流的旋转电机连接，并且在直流与多相交流之间进行电力转换，通过上段侧开关元件和下段侧开关元件的串联电路构成交流一相的臂，并且具备以从下段侧朝向上段侧的方向为正向而与各开关元件并联连接的续流二极管，
所述故障保护控制选择性地执行主动短路控制和关闭控制，所述主动短路控制是使多相全部的所述臂的所述上段侧开关元件为接通状态的上段侧主动短路控制以及使多相全部的所述臂的所述下段侧开关元件为接通状态的下段侧主动短路控制中的任意一个，所述关闭控制使全部的所述开关元件为断开状态，
至少根据所述旋转电机的旋转速度，在高旋转速度区域执行所述主动短路控制，在与所述高旋转速度区域相比为低旋转速度侧的低旋转速度区域执行所述关闭控制，
允许所述关闭控制的执行的最大旋转速度基于设置在所述直流电源和所述逆变器之间的直流转换器、或者对所述逆变器的直流侧的电压亦即直流链路电压进行平滑化的平滑电容器、或者所述开关元件的耐压来设定。
3.根据权利要求1或者2所述的逆变器控制装置，其中，
所述旋转电机驱动装置中产生的故障是：由连接在所述逆变器和所述直流电源之间的电源开关成为断开状态引起的过电压的发生、由所述逆变器内的电流传感器的故障引起的检测电流值的异常、由所述逆变器内的电路的断线引起的过电流的发生、生成对各开关元件的开关控制信号的控制装置的故障、提高各个所述开关控制信号的驱动能力并进行中继的驱动电路的故障、生成所述开关控制信号的所述控制装置和在所述车辆内比该控制装置上位的其他的控制装置之间的通信的切断、驱动连结于所述旋转电机的变速装置的故障中的至少一个。
4.根据权利要求1或者2所述的逆变器控制装置，其中，
所述开关元件是IGBT、或者功率MOSFET、或者SiC－MOSFET、或者SiC－SIT、或者GaN－MOSFET。
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