CN111293955A - 车辆驱动装置 - Google Patents

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Abstract

车辆驱动装置(5A)具备对永磁电动机(M1)进行驱动的逆变器(10)。逆变器(10)具备：具有多个开关元件(S1～S6)的三相桥电路(40)；与三相桥电路(40)连接的驱动电路(30)；与驱动电路(30)连接的控制电路(20)；以及检测逆变器(10)的异常的异常检测部(29)。驱动电路(30)具有：使永磁电动机(M1)的三相短路的三相短路电路(33)；受理从异常检测部(29)输出的异常信号(s2)的异常受理端子(39)；以及受理用于执行通过三相短路电路(33)进行的三相短路控制的有效性检查信号(s1)的检查用端子(36)。

Description

车辆驱动装置
技术领域
本公开涉及一种对电动机的驱动进行控制来驱动车辆的车辆驱动装置。
背景技术
根据燃油效率法规、CO2法规，如EV(Electric Vehicle：电动汽车)、HEV(HybridElectric Vehicle：混合动力汽车)、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle：插电混合动力汽车)、FCV(Fuel Cell Vehicle：燃料电池汽车)等那样，正在推进车辆的电动化。另外，为了提高车辆的电效率，将永磁电动机用作对车辆进行驱动的电动机的情况正在增多。
永磁电动机无需励磁电流，因此效率高，但是，通过永磁体的磁场磁通而产生的感应电压与转速(在下面的说明中也称为旋转速度或角速度)成比例地上升，当成为一定的转速以上时感应电压会超过逆变器的输出电压。因此，在使永磁电动机高速旋转时，进行用于抑制通过永磁体的磁场磁通而产生的感应电压的弱磁控制。
另一方面，在高速旋转时逆变器产生了异常的情况下、例如在高电压用的电池的端子处产生接触不良从而用于进行弱磁控制的电力供给被断绝的情况下，有时逆变器的开关元件会被通过永磁电动机的旋转而产生的大的感应电压所破坏。
作为其对策，进行以下的三相短路控制：将永磁电动机的三相设为短路状态，使从永磁电动机感应出的电压成为0(零)。作为该三相短路控制的一例，在专利文献1中，记载了一种车辆驱动装置，该车辆驱动装置具备：逆变器，其对永磁电动机进行驱动；异常检测部，其检测逆变器中产生的过电压等异常；以及三相短路电路，其用于将逆变器设为三相短路控制的状态。在该车辆驱动装置中，在异常检测部检测到异常的情况下，将逆变器从三相PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)控制的状态切换为三相短路控制的状态，由此降低施加于逆变器的过电压。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-198503号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在专利文献1所记载的车辆驱动装置中，存在如下问题：只要不产生过电压等需要进行三相短路控制的异常、故障，就没有机会进行三相短路控制，即使三相短路电路发生故障，逆变器的控制装置也无法探测到该故障，从而成为潜在故障。
在本公开中，提供一种在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障的、可靠性高的车辆驱动装置。
用于解决问题的方案
本公开是一种具备对永磁电动机进行驱动的逆变器的车辆驱动装置，所述逆变器具备：三相桥电路，其具有多个开关元件；驱动电路，其与所述三相桥电路连接；控制电路，其与所述驱动电路连接；以及异常检测部，其检测所述逆变器的异常，所述驱动电路具有：三相短路电路，其用于使所述永磁电动机的三相短路；异常受理端子，其受理从所述异常检测部输出的异常信号；以及检查用端子，其受理用于执行通过所述三相短路电路进行的三相短路控制的有效性检查信号。
发明的效果
本公开的一个方式所涉及的车辆驱动装置能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。
附图说明
图1是例示具备基于实施方式1的车辆驱动装置的电动车辆的概要图。
图2是例示基于实施方式1的车辆驱动装置的逆变器、永磁电动机以及电池的电路图。
图3是例示基于实施方式1的车辆驱动装置的逆变器所具备的三相桥电路的电路图。
图4是例示基于实施方式1的车辆驱动装置的动作的流程图。
图5是继图4的流程图之后、例示车辆驱动装置的动作的流程图。
图6是例示基于实施方式1的变形例的车辆驱动装置的动作的流程图。
图7是表示基于实施方式1的变形例的车辆驱动装置的永磁电动机被三相短路时所产生的转矩的图。
图8是例示具备基于实施方式2的车辆驱动装置的电动车辆的概要图。
图9是例示基于实施方式2的车辆驱动装置的逆变器、永磁电动机以及电池的电路图。
图10是例示基于实施方式2的车辆驱动装置的逆变器所具备的三相桥电路的电路图。
图11是表示在基于比较例的车辆驱动装置中执行三相短路控制的情况下永磁电动机中产生的转矩、d轴电流以及q轴电流的图。
图12是表示在基于实施方式2的车辆驱动装置中执行三相短路控制的情况下永磁电动机中产生的转矩、d轴电流以及q轴电流的图。
图13是例示基于实施方式2的车辆驱动装置的动作的流程图。
图14是继图13的流程图之后、例示车辆驱动装置的动作的流程图。
图15是表示基于实施方式2的车辆驱动装置的三相短路电路发生故障的情况下的一例的图。
图16是表示基于实施方式2的车辆驱动装置的三相短路电路发生故障的情况下的另一例的图。
图17是例示具备基于实施方式2的变形例1的车辆驱动装置的电动车辆的概要图。
图18是例示基于实施方式2的变形例1的车辆驱动装置的逆变器、永磁电动机以及电池的电路图。
图19是例示基于实施方式2的变形例2的车辆驱动装置的动作的流程图。
图20是表示基于实施方式2的变形例2的车辆驱动装置的永磁电动机被三相短路时所产生的转矩的图。
图21是例示具备基于实施方式3的车辆驱动装置的电动车辆的概要图。
图22是例示基于实施方式3的车辆驱动装置的逆变器、永磁电动机以及电池的电路图。
图23是例示基于实施方式3的车辆驱动装置的逆变器所具备的三相桥电路的电路图。
图24是表示基于实施方式3的车辆驱动装置的永磁电动机被三相短路时所产生的转矩的图。
图25是表示对基于实施方式3的车辆驱动装置赋予的辅助转矩的图。
图26是例示基于实施方式3的车辆驱动装置的动作的流程图。
图27是继图26的流程图之后、例示车辆驱动装置的动作的流程图。
图28是继图27的流程图之后、例示车辆驱动装置的动作的流程图。
图29是例示具备基于实施方式3的变形例1的车辆驱动装置的电动车辆的概要图。
图30是例示基于实施方式3的变形例1的车辆驱动装置的逆变器、永磁电动机以及电池的电路图。
图31是例示基于实施方式3的变形例2的车辆驱动装置的动作的流程图。
图32是继图31的流程图之后、例示车辆驱动装置的动作的流程图。
图33是例示基于实施方式3的变形例3的车辆驱动装置的动作的流程图。
图34是表示基于实施方式3的变形例3的车辆驱动装置的永磁电动机被三相短路时所产生的转矩的图。
图35是例示具备基于实施方式4的车辆驱动装置的电动车辆的概要图。
图36是例示基于实施方式4的车辆驱动装置的逆变器、永磁电动机以及电池的电路图。
图37是例示基于实施方式4的车辆驱动装置的逆变器所具备的三相桥电路的电路图。
图38是表示从基于实施方式4的车辆驱动装置的一方的驱动源和另一方的驱动源输出的转矩的图。
图39是表示在基于实施方式4的车辆驱动装置中输出的总转矩中的各转矩的比例的概念图。
图40是例示基于实施方式4的车辆驱动装置的动作的流程图。
图41是继图40的流程图之后、例示车辆驱动装置的动作的流程图。
图42是继图41的流程图之后、例示车辆驱动装置的动作的流程图。
图43是例示具备基于实施方式4的变形例1的车辆驱动装置的电动车辆的概要图。
图44是例示基于实施方式4的变形例1的车辆驱动装置的逆变器、永磁电动机以及电池的电路图。
图45是表示从基于实施方式4的变形例1的车辆驱动装置的一方的驱动源和另一方的驱动源输出的转矩的图。
图46是例示基于实施方式4的变形例2的车辆驱动装置的动作的流程图。
图47是继图46的流程图之后、例示车辆驱动装置的动作的流程图。
图48是例示基于实施方式4的变形例3的车辆驱动装置的动作的流程图。
图49是表示基于实施方式4的变形例3的车辆驱动装置的永磁电动机被三相短路时所产生的转矩的图。
图50是例示具备基于实施方式5的车辆驱动装置的电动车辆的概要图。
图51是例示基于实施方式5的车辆驱动装置的逆变器、永磁电动机以及电池的电路图。
图52是例示基于实施方式5的车辆驱动装置的逆变器所具备的三相桥电路电路图。
图53是用于对三相短路电路的故障诊断进行仿真的电路图，(a)是表示对电动机进行电流控制的状态的图，(b)是表示对电动机进行三相短路控制的状态的图。
图54是表示三相短路控制时的开关元件的动作不存在异常的情况下的开关元件的电压、以及永磁电动机的各相的电流的图，(a)是开关元件的电压经时特性图，(b)是各相的电流经时特性图。
图55是表示三相短路控制时的开关元件的动作存在异常的情况下的永磁电动机的各相的电流的图。
图56是例示基于实施方式5的车辆驱动装置的动作的流程图。
图57是继图56的流程图之后、例示车辆驱动装置的动作的流程图。
图58是表示用于对三相短路电路的故障诊断进行仿真的其它例的图。
图59是表示三相短路控制时的开关元件的动作不存在异常的情况下的其它例中的开关元件的电压、以及永磁电动机的各相的电流的图，(a)是开关元件的电压经时特性图，(b)是各相的电流经时特性图。
图60是表示三相短路控制时的开关元件的动作存在异常的情况下的其它例中的永磁电动机的各相的电流的图。
附图标记说明
1：电动车辆；2：驱动轮；3：动力传递机构；5A、5B、5Ba、5C、5Ca、5D、5Da、5E：车辆驱动装置；10：逆变器；20：控制电路；21：电动机控制信号获取部；22：电动机控制信号运算部；23：驱动信号运算部；24：存储器；25：故障判断部；26：有效性检查指示部；27：三相短路控制信号中断部；29：异常检测部；30：驱动电路；31：切换电路；32：缓冲电路；33：三相短路电路；34：或电路；36：检查用端子；39：异常受理端子；40、40A：三相桥电路；50：转矩赋予装置；101、101A、201、201A、301、301A、401：电动车辆；C1：平滑电容器；CSu、CSv、CSw：电流传感器；D1：一方的驱动源；D2：另一方的驱动源；i1、i2、i3：电流；L1、L2、L3：线圈；Lp：电源线；Lg：接地线；M1：永磁电动机；P1：电池；RS：旋转位置传感器；S1～S6：开关元件；s1：有效性检查信号；s2：异常信号；T1：第一转矩；T2：第二转矩；Tr1：第一规定转矩；Tr2：第二规定转矩；TA：总转矩；Tas：辅助转矩；Trq：再生转矩；Tsh：三相短路转矩；Vg、Vp：电压。
具体实施方式
本公开的一个方式所涉及的车辆驱动装置是具备对永磁电动机进行驱动的逆变器的车辆驱动装置，所述逆变器具备：三相桥电路，其具有多个开关元件；驱动电路，其与所述三相桥电路连接；控制电路，其与所述驱动电路连接；以及异常检测部，其检测所述逆变器的异常，所述驱动电路具有：三相短路电路，其用于使所述永磁电动机的三相短路；异常受理端子，其受理从所述异常检测部输出的异常信号；以及检查用端子，其受理用于执行通过所述三相短路电路进行的三相短路控制的有效性检查信号。此外，在下面的说明中，将执行通过三相短路电路进行的三相短路控制的动作称为有效性检查。
根据该结构，驱动电路能够使用检查用端子来适当地受理有效性检查信号。通过该有效性检查信号，车辆驱动装置能够适当地确认三相短路电路是否能够执行三相短路控制。假设在通过该有效性检查而发现了三相短路电路的故障的情况下，逆变器的控制电路例如向车辆的上级控制部传达该异常，上级控制部通过仪表显示等发出对驾驶员的警告来督促进行修理，由此能够采取进行引导使得能够进一步确保安全之类的应对。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。与上述相关的内容记载于实施方式1、2、3、4及5。
另外，也可以是，所述控制电路在车辆处于行驶中时所述永磁电动机既非动力运行状态也非再生状态的情况下，输出所述有效性检查信号。
这样，在车辆处于行驶中、且永磁电动机既非动力运行状态也非再生状态时进行有效性检查，由此能够在抑制对永磁电动机的驱动造成的影响的同时进行有效性检查。与上述相关的内容记载于实施方式1。
另外，也可以是，所述控制电路在所述永磁电动机正在再生时，基于三相短路转矩来向所述检查用端子输出所述有效性检查信号，该三相短路转矩是当执行所述三相短路控制时所述永磁电动机中产生的转矩。
这样，控制电路基于上述三相短路转矩来输出有效性检查信号，由此驱动电路能够使用检查用端子来适当地受理有效性检查信号。由此，车辆驱动装置能够适当地确认三相短路电路是否能够执行三相短路控制。另外，在永磁电动机正在再生时输出有效性检查信号，由此，例如与仅在永磁电动机既非再生也非动力运行时输出有效性检查信号的情况相比，能够增加用于确认是否能够执行三相短路控制的机会。另外，假设在通过该有效性检查信号的输出而发现了三相短路电路的故障的情况下，逆变器的控制电路例如向车辆的上级控制部传达该异常，上级控制部通过仪表显示等发出对驾驶员的警告来督促进行修理，由此能够采取进行引导使得能够进一步确保安全之类的应对。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。与上述相关的内容记载于实施方式3。
另外，也可以是，所述控制电路在所述三相短路转矩为第一规定转矩以下的情况下，输出所述有效性检查信号。
这样，在进行三相短路控制后永磁电动机中产生的转矩未变得过大的情况下输出有效性检查信号，由此能够抑制给利用车辆驱动装置的用户带来不协调感的情况。另外，即使在例如三相短路电路发生故障的情况下，永磁电动机的转矩变动也难以变大，能够抑制给用户带来不协调感的情况。与上述相关的内容记载于实施方式3。
另外，也可以是，车辆驱动装置还具备对车辆的驱动轮赋予转矩的转矩赋予装置，所述控制电路还在所述三相短路转矩为第二规定转矩以上的情况下对所述转矩赋予装置进行控制，使得该转矩赋予装置对所述驱动轮赋予与在所述永磁电动机正在再生时产生的再生转矩同所述三相短路转矩之间的转矩差相应的辅助转矩，其中，所述第二规定转矩小于所述第一规定转矩。
这样，使用转矩赋予装置来对驱动轮赋予辅助转矩，由此能够降低执行三相短路控制时给用户带来的不协调感。与上述相关的内容记载于实施方式3。
另外，也可以是，永磁电动机是所述车辆驱动装置的一方的驱动源，所述车辆驱动装置还具备与所述一方的驱动源不同的另一方的驱动源，所述控制电路在能够不使用所述一方的驱动源而是用所述另一方的驱动源对车辆进行驱动的情况下，向所述检查用端子输出所述有效性检查信号。
这样，控制电路在能够用另一方的驱动源对车辆进行驱动的情况下输出有效性检查信号，由此驱动电路能够使用检查用端子来适当地受理有效性检查信号。由此，车辆驱动装置能够适当地确认三相短路电路是否能够执行三相短路控制。另外，在能够用另一方的驱动源对车辆进行驱动的情况下，能够将一方的驱动源设为既非动力运行也非再生的状态，因此车辆驱动装置能够确认一方的驱动源侧的三相短路电路是否能够执行三相短路控制。另外，假设在通过该有效性检查信号的输出而发现了三相短路电路的故障的情况下，逆变器的控制电路例如向车辆的上级控制部传达该异常，上级控制部通过仪表显示等发出对驾驶员的警告来督促进行修理，由此能够采取进行引导使得能够进一步确保安全之类的应对。由此，能够提供在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障的、可靠性高的车辆驱动装置。与上述相关的内容记载于实施方式4。
另外，也可以是，所述控制电路在判断为所述一方的驱动源和所述另一方的驱动源这两方均处于动力运行中之后，输出所述有效性检查信号。
这样，在永磁电动机处于动力运行中时输出有效性检查信号，由此例如与仅在永磁电动机既非动力运行也非再生时输出有效性检查信号的情况相比，能够增加用于确认是否能够执行三相短路控制的机会。由此，能够提供在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障的、可靠性高的车辆驱动装置。与上述相关的内容记载于实施方式4。
另外，也可以是，所述控制电路在能够通过所述另一方的驱动源输出总转矩的情况下，判断为能够用所述另一方的驱动源对车辆进行驱动，其中，所述总转矩是将从所述一方的驱动源输出的第一转矩、从所述另一方的驱动源输出的第二转矩、以及当在所述一方的驱动源中执行三相短路控制时所述永磁电动机中产生的转矩即三相短路转矩合并而得到的。
据此，在能够通过所述另一方的驱动源输出总转矩的情况下输出有效性检查信号，因此能够减小在执行三相短路控制时对车辆的行驶造成的影响。与上述相关的内容记载于实施方式4。
另外，也可以是，所述另一方的驱动源具备与所述永磁电动机不同的其它永磁电动机和发动机中的至少1个。
根据该结构，能够对车辆驱动装置赋予适当的转矩，能够减小在执行三相短路控制时对车辆的行驶造成的影响。与上述相关的内容记载于实施方式4。
另外，也可以是，具备2个所述永磁电动机、对作为2个所述永磁电动机中的一方的永磁电动机的所述一方的驱动源进行驱动的一方的所述逆变器、以及对作为2个所述永磁电动机中的另一方的永磁电动机的所述另一方的驱动源进行驱动的另一方的所述逆变器，所述控制电路在能够不使用所述一方的驱动源而是用所述另一方的驱动源对车辆进行驱动的情况下向一方的所述逆变器中包括的一方的所述检查用端子输出所述有效性检查信号，在能够不使用所述另一方的驱动源而是用所述一方的驱动源对车辆进行驱动的情况下输出向另一方的所述逆变器中包括的另一方的所述检查用端子输出所述有效性检查信号。
这样，在能够不使用一方的驱动源而是用另一方的驱动源对车辆进行驱动的情况下输出有效性检查信号，由此能够减小在一方的驱动源的永磁电动机中执行三相短路控制时对车辆的行驶造成的影响。另外，在能够不使用另一方的驱动源而是用一方的驱动源对车辆进行驱动的情况下输出有效性检查信号，由此能够减小在另一方的驱动源的永磁电动机中执行三相短路控制时对车辆的行驶造成的影响。与上述相关的内容记载于实施方式4。
另外，所述控制电路在车辆处于停车中时使用所述三相桥电路进行电流控制以使不至于使所述车辆起步的电流在所述永磁电动机中流通之后，向所述检查用端子输出所述有效性检查信号。
根据该结构，驱动电路能够使用检查用端子来适当地受理有效性检查信号。通过该有效性检查信号，车辆驱动装置能够适当地确认三相短路电路是否能够执行三相短路控制。假设在通过该有效性检查信号的输出而发现了三相短路电路的故障的情况下，逆变器的控制电路例如向车辆的上级控制部传达该异常，上级控制部通过仪表显示等发出对驾驶员的警告来督促进行修理，由此能够采取进行引导使得能够进一步确保安全之类的应对。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。
另外，如上述结构那样，进行电流控制以使不至于使车辆起步的电流在永磁电动机中流通，由此能够一边维持车辆停车的状态一边进行三相短路电路的故障诊断。另外，在车辆处于停车中时输出有效性检查信号，由此例如与仅在车辆处于行驶中且满足规定条件时输出有效性检查信号的情况相比，能够增加用于确认是否能够执行三相短路控制的机会。与上述相关的内容记载于实施方式5。
另外，也可以是，所述驱动电路在受理了所述有效性检查信号的情况下，将所述永磁电动机中正在执行的所述电流控制切换为所述三相短路控制。
这样，驱动电路将永磁电动机中正在执行的电流控制切换为三相短路控制，由此车辆驱动装置能够确认三相短路电路是否能够执行三相短路控制。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。与上述相关的内容记载于实施方式5。
另外，也可以是，所述控制电路在输出所述有效性检查信号时停止所述电流控制。
据此，车辆驱动装置在执行三相短路控制时，能够在没有从外部新进行电流输入的稳定的状态下确认三相短路电路是否能够执行三相短路控制。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。与上述相关的内容记载于实施方式5。
另外，也可以是，所述控制电路经由所述驱动电路来控制所述三相桥电路以使d轴电流在所述永磁电动机中流通，由此进行所述电流控制。
据此，能够一边避免永磁电动机产生转矩从而维持车辆停车的状态一边进行三相短路电路的故障诊断。与上述相关的内容记载于实施方式5。
另外，也可以是，所述控制电路在执行所述三相短路控制的情况下的所述永磁电动机的转矩为不对所述车辆驱动装置的驱动造成影响的转矩以下时，进行以下动作：1)求出预测为执行所述三相短路控制的情况下在所述永磁电动机中流通的电流，2)在经由所述驱动电路对所述三相桥电路进行控制以使该电流在所述永磁电动机中流通，之后，3)向所述检查用端子输出所述有效性检查信号。
根据该结构，驱动电路能够使用检查用端子来适当地受理有效性检查信号。通过该有效性检查信号，车辆驱动装置能够适当地确认三相短路电路是否能够执行三相短路控制。假设在通过该有效性检查信号的输出而发现了三相短路电路的故障的情况下，逆变器的控制电路例如向车辆的上级控制部传达该异常，上级控制部通过仪表显示等发出对驾驶员的警告来督促进行修理，由此能够采取进行引导使得能够进一步确保安全之类的应对。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。
另外，如上述结构那样，在进行控制以使执行三相短路控制的情况下的电流在永磁电动机中流通之后输出有效性检查信号，由此能够抑制执行三相短路控制时产生的转矩变动和电流变动。另外，通过抑制转矩变动和电流变动，能够缩短检查三相短路电路有无故障的时间。与上述相关的内容记载于实施方式2。
另外，也可以是，所述控制电路在所述永磁电动机未进行动力运行时、未进行再生时、或者以规定转矩以下的转矩进行再生时，判断为执行所述三相短路控制的情况下的所述永磁电动机的转矩为不对所述车辆驱动装置的驱动造成影响的转矩以下。
根据该结构，能够在永磁电动机未进行动力运行时、未进行再生时、或者以规定转矩以下的转矩进行再生时输出有效性检查信号，从而能够在抑制对永磁电动机的驱动造成的影响的同时进行三相短路电路的故障判断。与上述相关的内容记载于实施方式2。
另外，也可以是，所述控制电路基于执行所述三相短路控制的情况下的所述永磁电动机的转速来求出所述电流。
据此，能够在使基于永磁电动机的转速求出的电流在永磁电动机中流通之后输出有效性检查信号，因此能够适当地抑制执行三相短路控制时产生的转矩变动和电流变动。另外，通过抑制转矩变动和电流变动，能够缩短检查三相短路电路有无故障的时间。与上述相关的内容记载于实施方式2。
另外，也可以是，所述控制电路具有判断所述三相短路电路有无故障的故障判断部，所述故障判断部在所述有效性检查信号的输出前后的所述永磁电动机的d轴电流之差偏离规定的范围的情况、以及在q轴电流之差偏离规定的范围的情况中的至少1个情况下，判断为所述三相短路电路发生故障。
据此，故障判断部能够事先地且简单地判断三相短路电路有无故障。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。与上述相关的内容记载于实施方式2。
另外，也可以是，车辆驱动装置具备2个所述永磁电动机、对2个所述永磁电动机中的一方的永磁电动机进行驱动的一方的所述逆变器、以及对2个所述永磁电动机中的另一方的永磁电动机进行驱动的另一方的所述逆变器，另一方的所述逆变器的所述控制电路在所述一方的永磁电动机处于动力运行或再生的状态、且在所述另一方的永磁电动机中执行所述三相短路控制的情况下所述另一方的永磁电动机的转矩为不对所述车辆驱动装置的驱动造成影响的转矩以下时，进行以下动作：1)求出预测为执行所述三相短路控制的情况下在所述另一方的永磁电动机中流通的电流，2)在经由所述驱动电路控制所述三相桥电路以使该电流在所述另一方的永磁电动机中流通，之后，3)向所述检查用端子输出所述有效性检查信号。
这样，在一方的永磁电动机处于动力运行或再生的状态时，输出用于在另一方的永磁电动机中进行有效性检查的有效性检查信号，由此例如与仅在永磁电动机既非动力运行也非再生时输出有效性检查信号的情况相比，能够增加用于确认是否能够执行三相短路控制的机会。由此，能够提供在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障的、可靠性高的车辆驱动装置。与上述相关的内容记载于实施方式2。
另外，也可以是，所述驱动电路在经由所述检查用端子受理了从所述控制电路输出的所述有效性检查信号的情况下执行所述三相短路控制。
这样，驱动电路基于从控制电路输出的有效性检查信号来执行三相短路控制，由此车辆驱动装置能够确认三相短路电路是否能够执行三相短路控制。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。与上述相关的内容记载于实施方式1～5。
另外，也可以是，所述控制电路具有判断所述三相短路电路有无故障的故障判断部。
根据该结构，能够事先发现三相短路电路有无故障，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。与上述相关的内容记载于实施方式1～5。
另外，也可以是，所述故障判断部获取与执行所述三相短路控制时在所述永磁电动机的三相中流通的电流的变化、电流相位的变化以及所述三相桥电路中的直流电压的变化中的至少1个变化有关的信息，基于所述信息来判断所述三相短路电路有无故障。
据此，故障判断部能够适当地判断三相短路电路有无故障。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。与上述相关的内容记载于实施方式1～5。
另外，也可以是，所述控制电路在判断为所述三相短路电路发生故障之后、且所述逆变器产生了异常的情况下，使用所述控制电路内的存储器中保存的程序来将用于进行三相短路控制的控制信号输出到所述驱动电路。
据此，即使在例如检测到三相短路电路发生故障并向车辆的上级控制部通知了异常、正在引导驾驶员以能够确保安全的期间内假设产生了需要进行三相短路控制那样的故障的情况下，也能够使用程序来执行三相短路控制。由此，能够提高在逆变器产生了异常的情况下执行三相短路控制时的可靠性。与上述相关的内容记载于实施方式1～5。
另外，也可以是，所述控制电路在正在输出所述有效性检查信号时所述永磁电动机变为动力运行或再生的状态的情况下，停止所述有效性检查信号的输出。
这样，避免在永磁电动机处于动力运行或再生的状态时输出有效性检查信号，由此，例如能够抑制以下情况：在车辆驱动装置进行驱动时执行三相短路控制，发生转矩变动等从而对车辆驱动装置的驱动造成影响。与上述相关的内容记载于实施方式1～5。
下面，关于实施方式1～5，参照附图来具体地进行说明。
下面说明的实施方式1～5均表示概括性的或具体的例子。下面的实施方式1～5中所示的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置位置及连接方式、步骤、步骤的顺序等是一个例子，其主旨并不在于限定本公开。另外，关于下面的实施方式中的结构要素中的、表示最上位概念的独立权利要求中未记载的结构要素，设为任意的结构要素来进行说明。另外，各图是示意图，未必严格地进行图示。另外，在各图中，对相同的结构构件标注相同的标记。另外，通过将实施方式1～5中的2个以上的实施方式任意组合来实现的方式也包含于本公开。
(实施方式1)
参照图1～图7来说明实施方式1的车辆驱动装置。
[1-1.车辆驱动装置的结构]
首先，参照图1～图3来说明基于实施方式1的车辆驱动装置5A的结构。
图1是例示具备基于实施方式1的车辆驱动装置5A的电动车辆1的图。电动车辆1具备驱动轮2、动力传递机构3、永磁电动机M1、逆变器10以及电池P1。在这些结构中，车辆驱动装置5A由永磁电动机M1、逆变器10以及电池P1构成。下面，有时将永磁电动机M1称为电动机M1。
电动机M1是对电动车辆1的驱动轮2进行驱动的三相交流式的电动机，例如能够使用内置式永磁同步电动机或表面式永磁同步电动机等电动机。
动力传递机构3例如由差动齿轮和驱动轴构成，在电动机M1与驱动轮2之间传递动力。电动机M1的旋转力经由动力传递机构3被传递到驱动轮2。与此同样地，驱动轮2的旋转力经由动力传递机构3被传递到电动机M1。此外，电动车辆1也可以不具备动力传递机构3，也可以是电动机M1与驱动轮2直连的构造。
电池P1例如是锂离子电池等直流电源。电池P1供给用于使电动机M1进行驱动的电力，并且蓄积该电力。
逆变器10将从电池P1供给的直流电力变换为例如三相的交流电力，并将该交流电力供给到电动机M1。这样，车辆驱动装置5A构成为使用电池P1的电力来对三相交流式的电动机M1进行驱动。
图2是例示车辆驱动装置5A的逆变器10、永磁电动机M1以及电池P1的电路图。
如图2所示，车辆驱动装置5A具备电动机M1、逆变器10以及电池P1。逆变器10具备三相桥电路40、驱动电路30以及控制电路20。此外，在图2中还图示了对施加于三相桥电路40的电压进行平滑化的平滑电容器C1。
三相桥电路40是以下电路：通过开关动作将从电池P1供给的直流电力变换为三相的交流电力，并将该交流电力供给到电动机M1，来对电动机M1进行驱动。在三相桥电路40中，用于控制开关动作的输入侧与驱动电路30连接，电力的输入侧与电池P1连接，输出侧与电动机M1连接。此外，在电动机M1进行再生时，再生电流从三相桥电路40的输出侧导入并朝向电力的输入侧流动，但是在此将电池P1所连接的一侧定义为输入侧，将电动机M1所连接的一侧定义为输出侧。
图3是例示车辆驱动装置5A的逆变器10所具备的三相桥电路40的电路图。此外，图3所示的电压Vp是电源电压，电压Vg是接地电压。
三相桥电路40具备位于图3的上侧的上侧臂组中设置的开关元件S1、S2、S3、以及位于图3的下侧的下侧臂组中设置的开关元件S4、S5、S6。例如，开关元件S1～S6由场效应晶体管(FET)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等构成。另外，也可以使用宽禁带半导体来构成开关元件S1～S6。
各开关元件S1、S2、S3分别连接于从电动机M1的3个端子引出的3个输出线与同电池P1的正极连接的电源线Lp之间。各开关元件S4、S5、S6分别连接于上述3个输出线与同电池P1的负极连接的接地线Lg之间。另外，各开关元件S1～S6上并联连接有续流二极管。续流二极管也可以是开关元件S1～S6中寄生的寄生二极管。
各开关元件S1～S6与驱动电路30连接，根据从驱动电路30输出的信号来进行驱动。基于各开关元件S1～S6的驱动，来以动力运行、再生或惰行等状态驱动电动机M1。
接着，参照图2来说明驱动电路30。
驱动电路30是以下电路：对三相桥电路40的开关元件S1～S6进行驱动，以执行三相PWM控制和三相短路控制。驱动电路30的输入侧与控制电路20连接，输出侧与三相桥电路40连接。
驱动电路30具备切换电路31、缓冲电路32、三相短路电路33以及或电路34。另外，驱动电路30具备检查用端子36和异常受理端子39。
异常受理端子39是受理用于对逆变器10的异常状态进行报告的异常信号s2的端子。该异常信号s2从后述的异常检测部29输出到驱动电路30。
检查用端子36是受理用于执行通过三相短路电路33进行的三相短路控制的有效性检查信号s1的端子。该有效性检查信号s1从控制电路20输出到驱动电路30。在下面，将以下动作称为有效性检查：试行通过三相短路电路33进行的三相短路控制，来确认三相短路电路33是否能够执行三相短路控制。通过进行有效性检查，能够诊断三相短路电路33有无故障。
被输入到检查用端子36和异常受理端子39的各个信号被输入到或电路34。或电路34在检查用端子36和异常受理端子39中的至少一方的端子受理了信号的情况下，向三相短路电路33输出信号。三相短路电路33基于从或电路34输出的信号来进行驱动。即，三相短路电路33基于异常检测和有效性检查各自的输入信号来进行驱动。
三相短路电路33是用于使电动机M1的三相分别短路的电路。具体地说，三相短路电路33是以下电路：基于从或电路34输出的信号，使三相桥电路40的上侧臂组的开关元件S1～S3以及下侧臂组的开关元件S4～S6中的一方的臂组的各开关元件短路，并使另一方的臂组的各开关元件开路。通过像这样使电动机M1的三相分别短路，能够使从电动机M1的绕组线圈间感应出的电压成为0。由此，例如在三相桥电路40中检测到过电压的情况下，能够使三相短路电路33工作来进行三相短路控制，从而降低施加于三相桥电路40的过电压。
切换电路31是以下电路：在基于从后述的驱动信号运算部23输出的驱动信号来驱动三相桥电路40与使用从三相短路电路33输出的信号来驱动三相桥电路40之间进行切换。此外，从驱动信号运算部23输出的驱动信号包括对三相桥电路40进行三相PWM控制的信号等各种信号。由切换电路31进行的切换例如通过硬件逻辑电路来实现。本实施方式的切换电路31在驱动电路30经由检查用端子36受理了有效性检查信号s1的情况下，将电动机M1中正在执行的开关控制等切换为通过三相短路电路33进行的三相短路控制。
缓冲电路32是以下电路：将向三相桥电路40输出的输出信号放大，使得能够驱动各开关元件S1～S6。通过由缓冲电路32将输出信号放大，能够进行三相桥电路40的驱动。
接着，参照图2来说明控制电路20。
控制电路20由进行各种运算等的微处理器、以及存储用于使微处理器进行动作的程序或信息等的存储器24构成。
如图2所示，控制电路20具备电动机控制信号获取部21、电动机控制信号运算部22、驱动信号运算部23、有效性检查指示部26、故障判断部25以及三相短路控制信号中断部27。另外，控制电路20具备异常检测部29。
电动机控制信号获取部21获取通过用于探测在电动机M1中流通的电流的电流传感器CSu、CSv、CSw、以及用于检测电动机M1的磁极位置来探测旋转位置的旋转位置传感器RS等各种传感器探测到的信息。此外，电流传感器CSu、CSv、CSw是用于探测电动机M1的u相、v相、w相中的电流值的传感器。另外，电动机控制信号获取部21获取与电源线Lp中的电压Vp有关的信息。另外，电动机控制信号获取部21获取从控制电路20的外部、例如电动车辆1的ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)输出的转矩指令等控制指令信息。
电动机控制信号运算部22基于由电动机控制信号获取部21获取到的上述信息，通过运算将转矩指令值换算为电流，并输出用于对电动机M1进行电流控制的控制信号。例如，电动机控制信号运算部22输出用于电动机M1的电流控制的控制信号，以使车辆驱动装置5A进行驱动时的电动机M1的转矩成为转矩指令信息所示的目标转矩(例如与电动车辆1的加速踏板或制动踏板的操作量相应的转矩)。
另外，电动机控制信号运算部22通过运算来对由电动机控制信号获取部21获取到的上述信息进行变换，输出用于进行有效性检查和故障判断的控制信号。例如，电动机控制信号运算部22将转矩指令等控制指令信息变换为上述的控制信号后输出到驱动信号运算部23和有效性检查指示部26。另外，电动机控制信号运算部22将在电动机M1中流通的电流、电动机M1的磁极的旋转位置、电源线Lp中的电压Vp等信息变换为控制信号后输出到驱动信号运算部23和故障判断部25。
有效性检查指示部26是将有效性检查信号s1输出到检查用端子36的电路。如前所述，有效性检查是指：试行通过三相短路电路33进行的三相短路控制，来确认三相短路电路33是否能够执行三相短路控制。有效性检查指示部26基于从电动机控制信号运算部22输出的上述控制信号，来判断是否即使在当前的时刻进行有效性检查也不会对车辆驱动装置5A的驱动造成影响。
例如，有效性检查指示部26在电动机M1既非动力运行状态也非再生状态时判断为进行有效性检查，在电动机M1处于动力运行状态或再生状态时判断为不进行有效性检查。电动机M1既非动力运行状态也非再生状态例如与电动车辆1的加减速小、电动机M1正在惰行的状态相当。这些可否执行有效性检查的判断是以定期性的时间间隔来执行的。另外，有效性检查指示部26在输出有效性检查信号s1的同时，将表示处于有效性检查中的忙信号输出到故障判断部25。
故障判断部25是判断三相短路电路33有无故障的电路。故障判断部25获取与执行三相短路控制时在电动机M1的三相中流通的电流的变化、电流相位的变化、以及三相桥电路40中的直流电压的变化中的至少1个变化有关的信息。电流的变化能够基于由电流传感器CSu、CSv、CSw检测出的电流值来求出。电流相位的变化例如能够基于电动机M1的d轴电流和q轴电流来求出。d轴电流、q轴电流能够基于由电流传感器CSu、CSv、CSw检测出的电流值、以及由旋转位置传感器RS检测出的磁极的旋转位置来求出。直流电压的变化能够通过检测电源线Lp中的电压Vp来求出。
故障判断部25基于所获取到的上述信息来判断三相短路电路有无故障。例如，故障判断部25在电流偏离规定的范围的情况、电流相位偏离规定的范围的情况、以及直流电压偏离规定的范围的情况中的至少1个情况下，判断为三相短路电路33发生故障。另外，故障判断部25在判断为三相短路电路33发生故障的情况下，输出用于向外部告知该故障信息的告知信号。
异常检测部29是检测逆变器10中产生的过电压等异常的电路。在此，设为异常检测部29是对因电源线Lp的断线等引起的失灵、或者由于开关元件S1～S6、电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS等的故障而产生的过电压进行检测的电路，来进行说明。异常检测部29连接于作为电池P1的正极侧的三相桥电路40的电源线Lp。当异常检测部29检测到异常(在此为过电压)时，异常信号s2被输出到异常受理端子39。由此，三相短路电路33进行三相短路控制，因此能够抑制三相桥电路40的过电压。此外，此处例示的作为异常检测部29的异常的过电压例如能够因电池P1的正极侧配线的脱落、断线、或者设置于电池P1的未图示的主继电器的开路等而产生。另外，异常检测部29和驱动电路30(包括三相短路电路33)均由硬件构成，因此能够自动且迅速地进行异常检测部29检测到异常、三相短路电路33进行三相短路控制之前的紧急时的动作。另外，异常检测部29无需设置于控制电路20内，也可以设置于控制电路20之外。另外，异常检测部29并不限定于检测过电压的结构，也可以具备直接检测电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS等的输出异常(超过规定的输出电压范围等)那样的结构。
驱动信号运算部23基于从电动机控制信号运算部22输出的控制信号，运算对电动机M1进行驱动所需的驱动信号，并将该驱动信号输出到驱动电路30。驱动信号运算部23在车辆驱动装置5A进行通常驱动时输出用于进行三相PWM控制的驱动信号。
另外，驱动信号运算部23在逆变器10的异常被检测到的情况下、且由后述的故障判断部25判断为三相短路电路33发生故障的情况下，输出用于通过存储器24中保存的程序来进行三相短路控制的驱动信号。
基于该程序的三相短路控制是由三相短路控制信号中断部27来执行的。具体地说，三相短路控制信号中断部27当从故障判断部25接收了三相短路电路33发生故障这样的故障信息时，在逆变器10的异常被检测到的情况下对驱动信号运算部23输出用于执行三相短路控制的中断信号。驱动信号运算部23通过接收到中断信号，来将三相PWM控制的驱动信号变更为三相短路控制的驱动信号后输出到驱动电路30。
这样，控制电路20将用于执行三相PWM控制和三相短路控制的驱动信号输出到驱动电路30。在驱动电路30中，选择从控制电路20输出的驱动信号和从三相短路电路33输出的信号中的任一信号来输出到三相桥电路40。三相桥电路40基于从驱动电路30输出的信号来对电动机M1进行驱动。
实施方式1的车辆驱动装置5A具备对永磁电动机M1进行驱动的逆变器10。逆变器10具备：具有多个开关元件S1～S6的三相桥电路40；与三相桥电路40连接的驱动电路30；以及与驱动电路30连接的控制电路20。驱动电路30具有：使永磁电动机M1的三相短路的三相短路电路33；受理从异常检测部29输出的异常信号s2的异常受理端子39；以及受理用于执行通过三相短路电路33进行的三相短路控制的有效性检查信号s1的检查用端子36。
根据该结构，驱动电路30能够使用检查用端子36来适当地受理有效性检查信号s1。通过该有效性检查信号s1，车辆驱动装置5A能够适当地确认三相短路电路33是否能够执行三相短路控制。由此，能够提供在逆变器10中尽早发现三相短路控制的潜在故障的、可靠性高的车辆驱动装置5A。
[1-2.车辆驱动装置的动作]
接着，参照图4和图5来说明车辆驱动装置5A的动作。
图4是例示车辆驱动装置5A的动作的流程图。图5是继图4的流程图之后、例示车辆驱动装置5A的动作的流程图。
首先，车辆驱动装置5A被启动，从而处于被驱动的状态。
在该状态下，控制电路20从外部获取转矩指令信息(步骤S11)。具体地说，电动机控制信号获取部21获取从电动车辆1的ECU输出的转矩指令信息。该转矩指令信息被电动机控制信号运算部22变换后、作为控制信号来例如输出到有效性检查指示部26和驱动信号运算部23。
接着，控制电路20判断车辆驱动装置5A是否接收到动力运行指令、或者是否接收到再生指令(步骤S12)。具体地说，控制电路20根据基于转矩指令信息的电动机M1的转矩变动是否每单位时间处于规定范围内，来判断是否接收到动力运行指令或再生指令。
例如，控制电路20在转矩变动不处于规定范围内的情况下，判断为电动机M1接收到动力运行指令或再生指令(S12的“是”)。在该情况下，控制电路20决定在当前的时刻不进行三相短路电路33的故障诊断，返回到步骤S11。另一方面，控制电路20在转矩变动处于规定范围内的情况下，判断为电动机M1未接收到动力运行指令或再生指令(S12的“否”)。在该情况下，控制电路20决定在当前的时刻进行三相短路电路33的故障诊断，前进到下一步骤。
接着，控制电路20停止逆变器10的反馈控制(步骤S13)。具体地说，驱动信号运算部23停止用于进行三相PWM控制的驱动信号的输出。
另外，控制电路20输出有效性检查信号s1(步骤S14)。具体地说，有效性检查指示部26将有效性检查信号s1输出到驱动电路30的检查用端子36。该有效性检查信号s1持续输出到在后述的步骤S18或S21中被停止为止。
接着，逆变器10执行使用三相短路电路33的三相短路控制(步骤S15)。接收到有效性检查信号s1的检查用端子36将该信号输出到或电路34，或电路34将接收到的信号输出到三相短路电路33。由此，三相短路电路33被试驱动。在此，通过切换电路31，切换电路31的输出信号被切换为从三相短路电路33输出的信号，而不是从驱动信号运算部23输出的驱动信号。然后，从三相短路电路33输出的信号经由缓冲电路32被输出到三相桥电路40。由此，在三相桥电路40中试行使用三相短路电路33进行的三相短路控制。
接着，控制电路20获取车辆驱动装置5A中的电流的变化、电流相位的变化、以及电压的变化(步骤S16)。具体地说，电动机控制信号获取部21获取电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS、电源线Lp中的电压Vp等的信息。这些信息被电动机控制信号运算部22变换后作为控制信号输出到故障判断部25。
接着，控制电路20根据这些电流、电流相位以及电压的变化是否处于规定的范围内，来判断三相短路电路33有无故障(步骤S17)。具体地说，故障判断部25判断电流是否偏离规定的范围、电流相位是否偏离规定的范围、以及直流电压是否偏离规定的范围。
故障判断部25在判断为电流、电流相位以及电压的变化均处于规定的范围内的情况下(S17的“是”)，判断为三相短路电路33正常而没有发生故障。然后控制电路20停止从有效性检查指示部26输出的有效性检查信号s1的输出(步骤S18)，重新开始逆变器10的反馈控制(步骤S19)。然后控制电路20返回到步骤S11，重复进行有效性检查。这些有效性检查是以规定的时间间隔来重复执行的。
另一方面，控制电路20在电流、电流相位以及电压的变化中的至少1个偏离了规定的范围的情况下(S17的“否”)，判断为三相短路电路33发生故障。然后，控制电路20如图5所示那样执行三相短路电路33发生故障的情况下的动作。
如图5所示，控制电路20停止从有效性检查指示部26输出的有效性检查信号s1的输出(步骤S21)，重新开始逆变器10的反馈控制(步骤S22)。
接着，控制电路20将表示三相短路电路33发生故障的故障警告输出到外部、例如电动车辆1的ECU(上级控制部)(步骤S23)。另外，故障判断部25也可以通过使用监视器来显示故障信息、或者使用扬声器来输出用于通知故障信息的声音，来向用户告知故障信息。
另外，控制电路20禁止向三相短路电路33输出三相短路控制信号(步骤S24)。具体地说，设为不从有效性检查指示部26输出有效性检查信号s1。另外，控制电路20设置三相短路控制的标志(步骤S25)。通过设置该标志，例如在异常检测部29检测到逆变器10的异常的情况下，不使用三相短路电路33、而是使用控制电路20内的存储器24中保存的程序来执行三相短路控制。由此，即使在修理三相短路电路33的故障之前的期间内产生逆变器10的异常，也能够执行三相短路控制。
此外，也可以是，控制电路20在判断为三相短路电路33发生故障的情况下，对逆变器10进行控制，使得在以后的车辆驱动装置5A的驱动中限制电动机M1的转速。
另外，也可以是，控制电路20在判断为三相短路电路33发生故障、且正在输出有效性检查信号s1的中途，将使用控制电路20内的存储器24中保存的程序来进行三相短路控制的控制信号输出到驱动电路30。由此，能够在输出有效性检查信号s1的中途抑制由于由发生了故障的三相短路电路33驱动三相桥电路40而产生的三相桥电路40的过电压。
另外，也可以是，控制电路20在正在输出有效性检查信号s1时电动机M1变为动力运行或再生的状态的情况下，停止有效性检查信号s1的输出。也可以是，控制电路20在停止了有效性检查信号s1的输出的情况下，使三相短路电路33有无故障的判断无效。
[1-3.实施方式1的变形例]
接着，参照图6和图7来说明基于实施方式1的变形例的车辆驱动装置5A。在该变形例中，说明以下例子：在电动机M1的转速处于规定的阈值的范围内的情况下进行有效性检查。
图6是例示基于实施方式1的变形例的车辆驱动装置5A的动作的流程图。图7是表示基于该变形例的车辆驱动装置5A的永磁电动机M1被三相短路时所产生的转矩的图。此外，图7的纵轴表示越去向正向侧(上侧)则制动转矩越大。
在实施方式1的变形例的车辆驱动装置5A的动作方法中，在判断电动机M1是否接收到动力运行指令或再生指令的步骤S12与停止逆变器10的反馈控制的步骤S13之间，具有进行与电动机M1的转速有关的判断来决定是否进行有效性检查的步骤。
具体地说，如图6所示，在步骤S12中判定为“是”之后，读入电动机M1的转速(步骤S12A)。能够基于旋转位置传感器RS的探测结果来求出电动机M1的转速。
接着，判断电动机M1的转速是否处于规定的阈值的范围内(步骤S12B)。具体地说，设定作为电动机M1的转速的阈值的第一阈值r1和比第一阈值r1大的第二阈值r2，判断电动机M1的转速是否为第一阈值r1以上且第二阈值r2以下。控制电路20在转速为第一阈值r1以上且第二阈值r2以下的情况下(S12B的“是”)，前进到进行有效性检查的各步骤。另一方面，在转速不为第一阈值r1以上且第二阈值r2以下的情况下(S12B的“否”)，返回到步骤S11。
像这样基于电动机M1的转速来决定是否执行有效性检查是出于以下所示的理由。如图7所示，当在电动机M1的转速比第一阈值r1小时进行有效性检查时，有时突然产生大的制动转矩。因此，在该变形例中，设为在电动机M1的转速为第一阈值r1以上的情况下执行有效性检查。另外，当在电动机M1的转速比第二阈值r2大、也就是说估计为是比较急剧的运转时的时候进行有效性检查时，有时无法应对向电动机M1的转矩指令突然大幅变化的情况。因此，在该变形例中，设为在电动机M1的转速为第二阈值r2以下的情况下执行有效性检查。
这样，在实施方式1的变形例的车辆驱动装置5A中，根据电动机M1的转速来决定可否执行有效性检查。由此，能够抑制车辆驱动装置5A进行驱动时的急剧的变动。
以上的实施方式1本质上是优选的例示，并无意限制本公开、其应用物、或者其用途的范围。
例如，也可以是，所述控制电路具有输出所述有效性检查信号的有效性检查指示部。
根据该结构，控制电路能够使用有效性检查指示部来主动地输出有效性检查信号。检查用端子能够适当地受理该有效性检查信号，车辆驱动装置能够适当地确认三相短路电路是否能够执行三相短路控制。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。
另外，也可以是，所述故障判断部在所述电流偏离规定的范围的情况、所述电流相位偏离规定的范围的情况、以及所述直流电压偏离规定的范围的情况中的至少1个情况下，判断为所述三相短路电路发生故障。
据此，故障判断部能够简单地判断三相短路电路有无故障。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。
另外，也可以是，所述控制电路在判断所述三相短路电路有无故障之后，停止所述有效性检查信号的输出。
据此，控制电路能够使得用于确认三相短路电路有无故障的三相短路控制迅速结束，使驱动电路执行与三相短路控制不同的通常的控制。由此，控制电路能够迅速地执行下一个动力运行指令或再生指令。
另外，也可以是，所述控制电路在判断为所述三相短路电路发生故障之后，不新输出所述有效性检查信号。
据此，能够抑制控制电路超出所需地输出有效性检查信号的情况。由此，能够防止使用发生了故障的三相短路电路来进行逆变器的控制。
另外，也可以是，所述控制电路在判断为所述三相短路电路发生故障之后，对所述三相桥电路进行控制以限制所述永磁电动机的转速。
通过像这样限制永磁电动机的转速，能够事先抑制在三相桥电路中产生过电压等异常的情况。
另外，也可以是，所述控制电路在判断为所述三相短路电路发生故障、且正在输出所述有效性检查信号的中途，将使用所述控制电路内的存储器中保存的程序来进行三相短路控制的控制信号输出到所述驱动电路。
由此，能够在输出有效性检查信号的中途抑制由于由发生了故障的三相短路电路驱动三相桥电路而产生的三相桥电路的过电压。
另外，也可以是，所述控制电路在所述永磁电动机的转速为第一阈值以上的情况下，输出所述有效性检查信号。
据此，例如避免在永磁电动机的转速比第一阈值小时输出有效性检查信号，从而能够抑制突然产生大的制动转矩的情况。由此，能够抑制车辆驱动装置进行驱动时的急剧的转矩变动。
另外，也可以是，所述控制电路在所述永磁电动机的转速为比所述第一阈值大的第二阈值以下的情况下，输出所述有效性检查信号。
据此，例如避免在永磁电动机的转速比第二阈值大、也就是说估计为是比较急剧的运转时的时候输出有效性检查信号，由此能够抑制无法应对电动机的转矩指令的突然变动的情况。由此，能够抑制车辆驱动装置进行驱动时的急剧的变动。
另外，也可以是，所述控制电路在停止所述有效性检查信号的输出的情况下，使所述三相短路电路有无故障的判断无效。
据此，能够抑制三相短路电路有无故障的判断处于中途而进行了错误的故障判断的情况。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。
(实施方式2)
参照图8～图20来说明实施方式2的车辆驱动装置。
若将行驶中的车辆驱动装置的永磁电动机的状态粗略地划分，则能够分为正在动力运行的状态、正在再生的状态、以及既非动力运行也非再生的状态(车辆处于惰行状态，以及，在存在发动机或其它永磁电动机等其它驱动源的情况下，处于仅通过其它驱动源来行驶中的状态)。在以下的实施方式2中，说明以下例子：在永磁电动机既非动力运行也非再生的状态、以及正在以规定转矩以下的小的转矩进行再生的状态下检查三相短路电路有无故障。
[2-1.车辆驱动装置的结构]
首先，参照图8～图10来说明基于实施方式2的车辆驱动装置5B的结构。
图8是例示具备基于实施方式2的车辆驱动装置5B的电动车辆101的图。电动车辆101具备驱动轮2、动力传递机构3、永磁电动机M1、逆变器10以及电池P1。在这些结构中，车辆驱动装置5B由永磁电动机M1、逆变器10以及电池P1构成。下面，有时将永磁电动机M1称为电动机M1。
电动机M1是对电动车辆101的驱动轮2进行驱动的三相交流式的电动机，例如，能够使用内置式永磁同步电动机或表面式永磁同步电动机等电动机。
动力传递机构3例如由差动齿轮和驱动轴构成，在电动机M1与驱动轮2之间传递动力。电动机M1的旋转力经由动力传递机构3被传递到驱动轮2。与此同样地，驱动轮2的旋转力经由动力传递机构3被传递到电动机M1。此外，电动车辆101也可以不具备动力传递机构3，也可以是电动机M1与驱动轮2直连的构造。
电池P1例如是锂离子电池等直流电源。电池P1供给用于使电动机M1进行驱动的电力，并且蓄积该电力。
逆变器10将从电池P1供给的直流电力变换为例如三相的交流电力，并将该交流电力供给到电动机M1。这样，车辆驱动装置5B构成为使用电池P1的电力来对三相交流式的电动机M1进行驱动。
图9是例示车辆驱动装置5B的逆变器10、永磁电动机M1以及电池P1的电路图。
如图9所示，车辆驱动装置5B具备电动机M1、逆变器10以及电池P1。逆变器10具备三相桥电路40、驱动电路30以及控制电路20。此外，在图9中还图示了对施加于三相桥电路40的电压进行平滑化的平滑电容器C1。
三相桥电路40是以下电路：通过开关动作将从电池P1供给的直流电力变换为三相的交流电力，并将该交流电力供给到电动机M1，来对电动机M1进行驱动。在三相桥电路40中，用于控制开关动作的输入侧与驱动电路30连接，电力的输入侧与电池P1连接，输出侧与电动机M1连接。此外，在电动机M1进行再生时，再生电流从三相桥电路40的输出侧导入并朝向电力的输入侧流动，但是在此将电池P1所连接的一侧定义为输入侧，将电动机M1所连接的一侧定义为输出侧。
图10是例示车辆驱动装置5B的逆变器10所具备的三相桥电路40的电路图。此外，图10所示的电压Vp是电源电压，电压Vg是接地电压。
三相桥电路40具备位于图10的上侧的上侧臂组中设置的开关元件S1、S2、S3、以及位于图10的下侧的下侧臂组中设置的开关元件S4、S5、S6。例如，开关元件S1～S6由场效应晶体管(FET)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等构成。另外，也可以使用宽禁带半导体来构成开关元件S1～S6。
各开关元件S1、S2、S3分别连接于从电动机M1的3个端子引出的3个输出线与同电池P1的正极连接的电源线Lp之间。各开关元件S4、S5、S6分别连接于上述3个输出线与同电池P1的负极连接的接地线Lg之间。另外，各开关元件S1～S6上并联连接有续流二极管。续流二极管也可以是开关元件S1～S6中寄生的寄生二极管。
各开关元件S1～S6与驱动电路30连接，根据从驱动电路30输出的信号来进行驱动。基于各开关元件S1～S6的驱动，来以动力运行、再生或惰行等状态驱动电动机M1。
接着，参照图9来说明驱动电路30。
驱动电路30是以下电路：对三相桥电路40的开关元件S1～S6进行驱动，以执行三相PWM控制和三相短路控制。驱动电路30的输入侧与控制电路20连接，输出侧与三相桥电路40连接。
驱动电路30具备切换电路31、缓冲电路32、三相短路电路33以及或电路34。另外，驱动电路30具备检查用端子36和异常受理端子39。
异常受理端子39是受理用于对逆变器10的异常状态进行报告的异常信号s2的端子。该异常信号s2从后述的异常检测部29输出到驱动电路30。
检查用端子36是受理用于执行通过三相短路电路33进行的三相短路控制的有效性检查信号s1的端子。该有效性检查信号s1从控制电路20输出到驱动电路30。在下面，将以下动作称为有效性检查：试行通过三相短路电路33进行的三相短路控制，来确认三相短路电路33是否能够执行三相短路控制。通过进行有效性检查，能够诊断三相短路电路33有无故障。
被输入到检查用端子36和异常受理端子39的各个信号被输入到或电路34。或电路34在检查用端子36和异常受理端子39中的至少一方的端子受理了信号的情况下，向三相短路电路33输出信号。三相短路电路33基于从或电路34输出的信号来进行驱动。即，三相短路电路33基于异常检测和有效性检查各自的输入信号来进行驱动。
三相短路电路33是用于使电动机M1的三相分别短路的电路。具体地说，三相短路电路33是以下电路：基于从或电路34输出的信号，使三相桥电路40的上侧臂组的开关元件S1～S3以及下侧臂组的开关元件S4～S6中的一方的臂组的各开关元件短路，并使另一方的臂组的各开关元件开路。通过像这样使电动机M1的三相分别短路，能够使从电动机M1的绕组线圈间感应出的电压成为0。由此，例如在三相桥电路40中检测到过电压的情况下，能够使三相短路电路33工作来进行三相短路控制，从而降低施加于三相桥电路40的过电压。
切换电路31是以下电路：在基于从后述的驱动信号运算部23输出的驱动信号来驱动三相桥电路40与使用从三相短路电路33输出的信号来驱动三相桥电路40之间进行切换。此外，从驱动信号运算部23输出的驱动信号包括对三相桥电路40进行三相PWM控制的信号等各种信号。由切换电路31进行的切换例如通过硬件逻辑电路来实现。本实施方式的切换电路31在驱动电路30经由检查用端子36受理了有效性检查信号s1的情况下，将电动机M1中正在执行的开关控制等切换为通过三相短路电路33进行的三相短路控制。
缓冲电路32是以下电路：将向三相桥电路40输出的输出信号放大，使得能够驱动各开关元件S1～S6。通过由缓冲电路32将输出信号放大，能够进行三相桥电路40的驱动。
接着，参照图9来说明控制电路20。
控制电路20由进行各种运算等的微处理器、以及存储用于使微处理器进行动作的程序或信息等的存储器24构成。
如图9所示，控制电路20具备电动机控制信号获取部21、电动机控制信号运算部22、驱动信号运算部23、有效性检查指示部26、故障判断部25以及三相短路控制信号中断部27。另外，控制电路20具备异常检测部29。
电动机控制信号获取部21获取通过用于探测在电动机M1中流通的电流的电流传感器CSu、CSv、CSw、以及用于检测电动机M1的磁极位置来探测旋转位置的旋转位置传感器RS等各种传感器探测到的信息。此外，电流传感器CSu、CSv、CSw是用于探测电动机M1的u相、v相、w相中的电流值的传感器。另外，电动机控制信号获取部21获取与电源线Lp中的电压Vp有关的信息。另外，电动机控制信号获取部21获取从控制电路20的外部、例如电动车辆101的ECU(Electronic Control Unit)输出的转矩指令等控制指令信息。
电动机控制信号运算部22基于由电动机控制信号获取部21获取到的上述信息，通过运算将转矩指令值换算为电流，并输出用于对电动机M1进行电流控制的控制信号。例如，电动机控制信号运算部22输出用于电动机M1的电流控制的控制信号，以使车辆驱动装置5B进行驱动时的电动机M1的转矩成为转矩指令信息所示的目标转矩(例如与电动车辆101的加速踏板或制动踏板的操作量相应的转矩)。
另外，电动机控制信号运算部22通过运算来对由电动机控制信号获取部21获取到的上述信息进行变换，输出用于进行有效性检查和故障判断的控制信号。例如，电动机控制信号运算部22将转矩指令等控制指令信息变换为上述的控制信号后输出到驱动信号运算部23和有效性检查指示部26。另外，电动机控制信号运算部22将在电动机M1中流通的电流、电动机M1的磁极的旋转位置、电源线Lp中的电压Vp等信息变换为控制信号后输出到驱动信号运算部23和故障判断部25。
有效性检查指示部26是将有效性检查信号s1输出到检查用端子36的电路。如前所述，有效性检查是指：试行通过三相短路电路33进行的三相短路控制，来确认三相短路电路33是否能够执行三相短路控制。有效性检查指示部26基于从电动机控制信号运算部22输出的上述控制信号，来判断是否即使在当前的时刻进行有效性检查也不会对车辆驱动装置5B的驱动造成影响。
例如，有效性检查指示部26在执行三相短路控制的情况下的电动机M1的转矩为不对车辆驱动装置5B的驱动造成影响的转矩以下时判断为进行有效性检查。可否执行有效性检查的判断是以定期性的时间间隔来执行的。此外，是否进行有效性检查的判断不限于由有效性检查指示部26来进行，只要是由控制电路20中包括的电路来进行即可，也可以由不同于有效性检查指示部26的电路来进行。
在此，说明在输出有效性检查信号s1之前由控制电路20执行的处理。在执行三相短路控制的情况下的电动机M1的转矩为不对车辆驱动装置5B的驱动造成影响的转矩以下时，以下面所示的(1)、(2)、(3)的顺序来执行该处理。
(1)求出预测为执行三相短路控制的情况下在电动机M1中流通的电流Id(也称为d轴电流)和电流Iq(也称为q轴电流)。
(2)经由驱动电路30对三相桥电路40进行控制以使电流Id、电流Iq在电动机M1中流通。
(3)向检查用端子36输出有效性检查信号s1。
首先，控制电路20基于从电动机控制信号运算部22输出的控制信号，来判断执行三相短路控制的情况下的电动机M1的转矩是否为不对车辆驱动装置5B的驱动造成影响的转矩以下。具体地说，控制电路20在电动机M1未动力运行时、未再生时、或者以规定转矩以下再生时，判断为是不对车辆驱动装置5B的驱动造成影响的转矩以下。上述的规定转矩例如是电动车辆101所承受的制动时的加速度为重力加速度的-0.03倍(-0.03G)时的转矩。
接着如上述(1)所示，控制电路20求出预测为执行三相短路控制的情况下在电动机M1中流通的电流Id、电流Iq。该电流Id、电流Iq能够通过以下所示的(式1)、(式2)来求出。
[数1]
Figure BDA0002301927670000331
[数2]
Figure BDA0002301927670000332
在(式1)、(式2)中，ω是角速度(转速、旋转速度)，φa是永磁体的电枢交链磁通，Lq是q轴电感，Ld是d轴电感，Ra是相电阻。能够基于旋转位置传感器RS的值来求出ω。ω通过乘以60/(2π·Pn)来变换为电动机M1的旋转速度(Pn是极对数)。φa、Lq、Ld以及Ra是电动机M1的固有值。关于(式1)、(式2)的推导方法在后面叙述。(式1)、(式2)被保存在存储器24中，根据需要而被读出。
如(式1)、(式2)所示，电流Id、电流Iq是依赖于电动机M1的转速的值。控制电路20基于执行三相短路控制的情况下的电动机M1的旋转速度来求出电流Id、电流Iq。
接着如上述(2)所示，控制电路20经由驱动电路30对三相桥电路40进行控制以使前述的电流Id、电流Iq在电动机M1中流通。在该控制时，控制电路20通过PI(ProportionalIntegral：比例积分)控制等来使电动机M1中流通的d轴电流(电流Id)、q轴电流(电流Iq)以规定的变化率发生变化，使它们接近通过(式1)、(式2)求出的电流Id、电流Iq的值。
图11是表示在基于比较例的车辆驱动装置中执行三相短路控制的情况下永磁电动机中产生的转矩、d轴电流以及q轴电流的图。图12是表示在基于实施方式2的车辆驱动装置5B中执行三相短路控制的情况下永磁电动机M1中产生的转矩、d轴电流以及q轴电流的图。
在图11和图12中，示出了在电动机M1处于既非动力运行也非再生的状态时执行三相短路控制的情况下的转矩、d轴电流、q轴电流的变化。此外，电动机M1的旋转速度是10000rpm(转/分)。d轴电流通过(式1)来求出，转矩、q轴电流分别通过后述的(式11)、(式2)来求出。
在图11所示的比较例中，不进行如上所述的电流控制，与三相短路控制的开始一起，d轴电流从0A急剧地变更为-500A。因此，三相短路控制开始后的转矩、d轴电流、q轴电流的振动大，到这些振动收敛于规定范围内为止需要约30ms(毫秒)的时间。
与此相对地，在图12所示的实施方式中，在进行了使d轴电流、q轴电流以规定的变化率发生变化这样的电流控制之后执行三相短路控制。在该图12中，在d轴电流的当前值为0A、通过(式1)求出的电流Id为-500A的情况下，进行使0A的d轴电流在1ms以上且3ms以下的期间内变化为-500A的电流控制。q轴电流也被进行在1ms以上且3ms以下的期间内变化为通过(式2)求出的电流Iq的电流控制。之后，执行三相短路控制。其结果是，转矩、d轴电流、q轴电流的振动从进行电流控制的时间点起约用10ms就收敛于规定范围内。通过像这样在执行三相短路控制前进行电流控制以使电流Id、电流Iq在电动机M1中流通，能够抑制执行三相短路控制时产生的转矩变动和电流变动。由此，能够缩短检查三相短路电路33有无故障所需的时间。
在结束这些电流控制之后，如上述(3)所示，控制电路20向检查用端子36输出有效性检查信号s1(三相短路控制的执行)。另外，控制电路20在输出有效性检查信号s1的同时，将表示处于有效性检查中的忙信号输出到故障判断部25。
接着，参照图9来说明控制电路20的各结构。
故障判断部25是判断三相短路电路33有无故障的电路。故障判断部25获取与执行三相短路控制时在电动机M1的三相中流通的电流的变化、电流相位的变化、以及三相桥电路40中的直流电压的变化中的至少1个变化有关的信息。电流的变化能够基于由电流传感器CSu、CSv、CSw检测出的电流值来求出。电流相位的变化例如能够基于电动机M1的d轴电流和q轴电流来求出。d轴电流、q轴电流能够基于由电流传感器CSu、CSv、CSw检测出的电流值、以及由旋转位置传感器RS检测出的磁极的旋转位置来求出。直流电压的变化能够通过检测电源线Lp中的电压Vp来求出。
故障判断部25基于所获取到的上述信息来判断三相短路电路有无故障。例如，故障判断部25在电流偏离规定的范围的情况、电流相位偏离规定的范围的情况、以及直流电压偏离规定的范围的情况中的至少1个情况下，判断为三相短路电路33发生故障。另外，故障判断部25在判断为三相短路电路33发生故障的情况下，输出用于向外部告知该故障信息的告知信号。
异常检测部29是检测逆变器10中产生的过电压等异常的电路。在此，设为异常检测部29是对因电源线Lp的断线等引起的失灵、或者由于开关元件S1～S6、电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS等的故障而产生的过电压进行检测的电路，来进行说明。异常检测部29连接于作为电池P1的正极侧的三相桥电路40的电源线Lp。当异常检测部29检测到异常(在此为过电压)时，异常信号s2被输出到异常受理端子39。由此，三相短路电路33进行三相短路控制，因此能够抑制三相桥电路40的过电压。此外，此处例示的作为异常检测部29的异常的过电压例如能够因电池P1的正极侧配线的脱落、断线、或者设置于电池P1的未图示的主继电器的开路等而产生。另外，异常检测部29和驱动电路30(包括三相短路电路33)均由硬件构成，因此能够自动且迅速地进行异常检测部29检测到异常、三相短路电路33进行三相短路控制之前的紧急时的动作。另外，异常检测部29无需设置于控制电路20内，也可以设置于控制电路20之外。另外，异常检测部29并不限定于检测过电压的结构，也可以具备直接检测电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS等的输出异常(超过规定的输出电压范围等)那样的结构。
驱动信号运算部23基于从电动机控制信号运算部22输出的控制信号，运算对电动机M1进行驱动所需的驱动信号，并将该驱动信号输出到驱动电路30。驱动信号运算部23在车辆驱动装置5B进行通常驱动时输出用于进行三相PWM控制的驱动信号。
另外，驱动信号运算部23在逆变器10的异常被检测到的情况下、且由后述的故障判断部25判断为三相短路电路33发生故障的情况下，输出用于通过存储器24中保存的程序来进行三相短路控制的驱动信号。
基于该程序的三相短路控制是由三相短路控制信号中断部27来执行的。具体地说，三相短路控制信号中断部27当从故障判断部25接收了三相短路电路33发生故障这样的故障信息时，在逆变器10的异常被检测到的情况下对驱动信号运算部23输出用于执行三相短路控制的中断信号。驱动信号运算部23通过接收到中断信号，来将三相PWM控制的驱动信号变更为三相短路控制的驱动信号后输出到驱动电路30。
这样，控制电路20将用于执行三相PWM控制和三相短路控制的驱动信号输出到驱动电路30。在驱动电路30中，选择从控制电路20输出的驱动信号和从三相短路电路33输出的信号中的任一信号来输出到三相桥电路40。三相桥电路40基于从驱动电路30输出的信号来对电动机M1进行驱动。
此外，在输出前述的有效性检查信号s1之前由控制电路20执行的处理的一部分也可以由驱动信号运算部23来进行。例如也可以由驱动信号运算部23求出预测为执行三相短路控制的情况下在电动机M1中流通的电流Id、电流Iq，经由驱动电路30对三相桥电路40进行控制以使电流Id、电流Iq在电动机M1中流通。
实施方式2的车辆驱动装置5B具备对电动机M1进行驱动的逆变器10。逆变器10具备：具有多个开关元件S1～S6的三相桥电路40；与三相桥电路40连接的驱动电路30；与驱动电路30连接的控制电路20；以及检测逆变器10的异常的异常检测部29。驱动电路30具有：使电动机M1的三相短路的三相短路电路33；受理从异常检测部29输出的异常信号s2的异常受理端子39；以及受理用于执行通过三相短路电路33进行的三相短路控制的有效性检查信号s1的检查用端子36。控制电路20在执行三相短路控制的情况下的电动机M1的转矩为不对车辆驱动装置5B的驱动造成影响的转矩以下时，进行以下动作：1)求出预测为执行三相短路控制的情况下在电动机M1中流通的电流Id、电流Iq，2)经由驱动电路30对三相桥电路40进行控制以使电流Id、电流Iq在电动机M1中流通，之后，3)向检查用端子36输出有效性检查信号s1。
根据该结构，驱动电路30能够使用检查用端子36来适当地受理有效性检查信号s1。通过该有效性检查信号s1，车辆驱动装置5B能够适当地确认三相短路电路33是否能够执行三相短路控制。由此，能够提供在逆变器10中尽早发现三相短路控制的潜在故障的、可靠性高的车辆驱动装置5B。
另外，在经由驱动电路30对三相桥电路40进行控制以使电流Id、电流Iq在电动机M1中流通之后，向检查用端子36输出有效性检查信号s1，由此能够抑制执行三相短路控制时产生的转矩变动和电流变动。另外，通过抑制转矩变动和电流变动，能够缩短三相短路电路33有无故障的检查所需的时间。
[2-2.d轴电流、q轴电流的推导方法]
在此，说明推导与电流Id、电流Iq有关的(式1)、(式2)的过程。如周知的那样，电动机M1的电压方程式如(式3)所示。
[数3]
Figure BDA0002301927670000371
在(式3)中，Vd是d轴电压，Vq是q轴电压，p是微分算子，Ld是d轴电感，Lq是q轴电感，id是d轴电流，iq是q轴电流，φa是永磁体的电枢交链磁通。
(式3)通过坐标变换而如(式4)那样表示。
[数4]
Figure BDA0002301927670000381
在(式4)中，Vu是u相的电压，Vv是v相的电压，Vw是w相的电压。
在电动机M1中执行三相短路控制时的u相、v相、w相的各电压相等，因此(式5)所示的关系成立。
[数5]
vu＝vv＝vw…(式5)
将(式5)代入(式4)，由此得到(式6)所示的结果。
[数6]
vd＝vq＝0…(式6)
若将(式6)代入(式3)，则如(式7)和(式8)那样表达。
[数7]
RaId-ωLqIq＝0…(式7)
[数8]
ωLdId+RaIq+ωφa＝0…(式8)
解这些(式7)和(式8)，求出(式9)和(式10)。
[数9]
Figure BDA0002301927670000382
[数10]
Figure BDA0002301927670000383
通过该(式9)、(式10)来分别推导出与电流Iq、电流Id有关的(式2)、(式1)。
此外，用于求出电动机的转矩的一般式如(式11)那样表达。
[数11]
T＝Pn{φaIq+(Ld-Lq)IdIq}…(式11)
在(式11)中，Pn是极对数，是电动机M1的固有值。
将(式9)和(式10)代入(式11)，来消去Ld和Lq，由此推导出与三相短路转矩Tsh有关的(式12)。
[数12]
Figure BDA0002301927670000391
[2-3.车辆驱动装置的动作]
接着，参照图13和图14来说明车辆驱动装置5B的动作。
图13是例示车辆驱动装置5B的动作的流程图。图14是继图13的流程图之后、例示车辆驱动装置5B的动作的流程图。
首先，车辆驱动装置5B被启动，从而处于被驱动的状态。
在该状态下，控制电路20从外部读入转矩指令(步骤S111)。具体地说，电动机控制信号获取部21读入从电动车辆101的ECU输出的转矩指令信息。该转矩指令信息被电动机控制信号运算部22变换后、作为控制信号来例如输出到有效性检查指示部26和驱动信号运算部23。
接着，控制电路20判断所读入的转矩指令信息中包含的转矩是否为不对车辆驱动装置5B的驱动造成影响的转矩以下(步骤S112)。具体地说，有效性检查指示部26在电动机M1未动力运行时、未再生时、或者以规定转矩以下再生时判断为是不对车辆驱动装置5B的驱动造成影响的转矩以下。
然后控制电路20当判断为所获取到的转矩不是不对车辆驱动装置5B的驱动造成影响的转矩以下时(S112的“否”)，决定在当前的时刻不进行三相短路电路33的故障诊断，返回到步骤S111。另一方面，控制电路20当判断为所获取到的转矩是不对车辆驱动装置5B的驱动造成影响的转矩以下时(S112的“是”)，决定在当前的时刻进行三相短路电路33的故障诊断，前进到下一步骤。
接着，控制电路20对电动机M1进行电流控制(步骤S113)。具体地说，求出预测为执行三相短路控制的情况下在电动机M1中流通的电流Id、电流Iq，经由驱动电路30来对三相桥电路40进行反馈控制以使电流Id、电流Iq预先在电动机M1中流通。
在进行了上述电流控制之后，控制电路20停止逆变器10的反馈控制，输出有效性检查信号s1(步骤S114)。具体地说，有效性检查指示部26将有效性检查信号s1输出到驱动电路30的检查用端子36。该有效性检查信号s1持续输出到在后述的步骤S118或S121中被停止为止。
接着，逆变器10执行使用三相短路电路33的三相短路控制(步骤S115)。接收到有效性检查信号s1的检查用端子36将该信号输出到或电路34，或电路34将接收到的信号输出到三相短路电路33。由此，三相短路电路33被试驱动。在此，通过切换电路31，切换电路31的输出信号被切换为从三相短路电路33输出的信号，而不是从驱动信号运算部23输出的驱动信号。然后，从三相短路电路33输出的信号经由缓冲电路32被输出到三相桥电路40。由此，在三相桥电路40中试行使用三相短路电路33进行的三相短路控制。
接着，控制电路20获取车辆驱动装置5B中的电流的变化、电流相位的变化、以及电压的变化(步骤S116)。具体地说，电动机控制信号获取部21获取电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS、电源线Lp中的电压Vp等的信息。这些信息被电动机控制信号运算部22变换后作为控制信号输出到故障判断部25。
接着，控制电路20根据这些电流、电流相位以及电压的变化是否处于规定的范围内，来判断三相短路电路33有无故障(步骤S117)。具体地说，故障判断部25判断电流是否偏离规定的范围、电流相位是否偏离规定的范围、以及直流电压是否偏离规定的范围。
故障判断部25在判断为电流、电流相位以及电压的变化均处于规定的范围内的情况下(S117的“是”)，判断为三相短路电路33正常而没有发生故障。然后控制电路20停止从有效性检查指示部26输出的有效性检查信号s1的输出(步骤S118)，重新开始逆变器10的反馈控制(步骤S119)。然后控制电路20返回到步骤S111，重复进行有效性检查。这些有效性检查是以规定的时间间隔来重复执行的。
另一方面，控制电路20在电流、电流相位以及电压的变化中的至少1个偏离了规定的范围的情况下(S117的“否”)，判断为三相短路电路33发生故障。然后，控制电路20如图14所示那样执行三相短路电路33发生故障的情况下的动作。
如图14所示，控制电路20停止从有效性检查指示部26输出的有效性检查信号s1的输出(步骤S121)，重新开始逆变器10的反馈控制(步骤S122)。此外，也可以是，在步骤S121中预先进行电流控制，以避免转矩变动和电流变动因逆变器10的反馈控制的重新开始而变得过大。例如也可以是，控制电路20求出预测为在执行步骤S122的情况下在电动机M1中流通的电流，经由驱动电路30对三相桥电路40进行控制以使该电流在电动机M1中流通，之后执行步骤S122。
接着，控制电路20将表示三相短路电路33发生故障的故障警告输出到外部、例如电动车辆101的ECU(上级控制部)(步骤S123)。另外，故障判断部25也可以通过使用监视器来显示故障信息、或者使用扬声器来输出用于通知故障信息的声音，来向用户告知故障信息。
另外，控制电路20禁止向三相短路电路33输出三相短路控制信号(步骤S124)。具体地说，设为不从有效性检查指示部26输出有效性检查信号s1。另外，控制电路20设置三相短路控制的标志(步骤S125)。通过设置该标志，例如在异常检测部29检测到逆变器10的异常的情况下，不使用三相短路电路33、而是使用控制电路20内的存储器24中保存的程序来执行三相短路控制。由此，即使在修理三相短路电路33的故障之前的期间内产生逆变器10的异常，也能够执行三相短路控制。
此外，也可以是，控制电路20在判断为三相短路电路33发生故障的情况下，对逆变器10进行控制，使得在以后的车辆驱动装置5B的驱动中限制电动机M1的转速。
另外，也可以是，控制电路20在判断为三相短路电路33发生故障、且正在输出有效性检查信号s1的中途，将使用控制电路20内的存储器24中保存的程序来进行三相短路控制的控制信号输出到驱动电路30。由此，能够在输出有效性检查信号s1的中途抑制由于由发生了故障的三相短路电路33驱动三相桥电路40而产生的三相桥电路40的过电压。
另外，也可以是，控制电路20在正在输出有效性检查信号s1时电动机M1变为动力运行或再生的状态的情况下，停止有效性检查信号s1的输出。也可以是，控制电路20在停止了有效性检查信号s1的输出的情况下，使三相短路电路33有无故障的判断无效。
[2-4.故障判断的其它例]
在上述实施方式2中，故障判断部25在电流偏离规定的范围的情况、电流相位偏离规定的范围的情况、以及直流电压偏离规定的范围的情况中的至少1个情况下，判断为三相短路电路33发生故障，但是故障判断部25的判断方法不限于上述。
例如，也可以是，控制电路20的故障判断部25在有效性检查信号s1的输出前后的电动机M1的d轴电流之差偏离规定的范围的情况、以及q轴电流之差偏离规定的范围的情况中的至少1个情况下，判断为三相短路电路33发生故障。
图15是表示车辆驱动装置5B的三相短路电路33发生故障的情况下的一例的图。图16是表示车辆驱动装置5B的三相短路电路33发生故障的情况下的另一例的图。在图15和图16中示出了在电动机M1处于既非动力运行也非再生的状态时执行三相短路控制的情况下的转矩、d轴电流、q轴电流的变化。此外，电动机M1的旋转速度是10000rpm(转/分)。转矩、d轴电流、q轴电流分别能够通过(式12)、(式1)、(式2)来求出。
在图15中示出了电动机M1的三相中的两相短路而其余的一相未短路的情况。在图16中示出了电动机M1的三相中的一相短路而其余的两相未短路的情况。如图15和图16所示，当在进行三相短路控制时电动机M1的至少一相不短路时，d轴电流和q轴电流的振动大，与三相全部正常短路的情况(例如参照图12)相比，呈现不同的行为。因而，通过求出三相短路控制的执行前后的d轴电流之差以及q轴电流之差，故障判断部25能够判断三相短路电路33有无故障。
此外，在电动机M1的三相全部未短路的情况下(省略图示)，产生朝向电池P1流通的电流。因此，例如根据由电流传感器CSu、CSv、CSw检测出的电流而获得的d轴电流成为与根据(式1)求出的电流Id不同的值。此外，q轴电流也是同样的。因而，故障判断部25能够在电流偏离规定的范围的情况下判断为三相短路电路33发生故障。
[2-5.实施方式2的变形例1]
接着，参照图17和图18来说明实施方式2的变形例1所涉及的车辆驱动装置5Ba的结构。在该变形例1中，说明在车辆驱动装置5Ba中设置有多个永磁电动机M1的例子。
图17是例示具备基于变形例1的车辆驱动装置5Ba的电动车辆101A的图。电动车辆101A具备驱动轮2、动力传递机构3、2个永磁电动机M1、2个逆变器10以及电池P1。在这些结构中，车辆驱动装置5Ba由2个永磁电动机M1、2个逆变器10以及电池P1构成。
图18是例示车辆驱动装置5Ba的逆变器10、永磁电动机M1以及电池P1的电路图。
如图18所示，车辆驱动装置5Ba具备2个电动机M1、2个逆变器10以及电池P1。各逆变器10具备三相桥电路40、驱动电路30以及控制电路20。
控制电路20具备电动机控制信号获取部21、电动机控制信号运算部22、驱动信号运算部23、有效性检查指示部26、故障判断部25以及三相短路控制信号中断部27。另外，控制电路20具备异常检测部29(省略图示)。各逆变器10的各控制电路20以能够进行通信的方式相互连接。此外，在图18中示出了2个控制电路20，但是不限于此，控制电路也可以由具有2个控制电路20的各功能的1个控制电路构成。
驱动电路30的输入侧与控制电路20连接，输出侧与三相桥电路40连接。各驱动电路30具备切换电路31、缓冲电路32、三相短路电路33以及或电路34。另外，各驱动电路30具备检查用端子36和异常受理端子39(省略图示)。
各三相桥电路40具备上侧臂组中设置的开关元件S1、S2、S3、以及下侧臂组中设置的开关元件S4、S5、S6。各开关元件S1～S6与各驱动电路30连接，根据从各驱动电路30输出的信号来进行驱动。基于各开关元件S1～S6的驱动，来以动力运行、再生或惰行等状态驱动电动机M1。
变形例1的车辆驱动装置5Ba具备2个电动机M1、对2个电动机M1中的一方的电动机M1进行驱动的一方的逆变器10、以及对2个电动机M1中的另一方的电动机M1进行驱动的另一方的逆变器10。另一方的逆变器10的控制电路20在一方的电动机M1处于动力运行或再生的状态、且在另一方的电动机M1中执行三相短路控制的情况下另一方的电动机M1的转矩为不对车辆驱动装置5Ba的驱动造成影响的转矩以下时，进行以下动作：1)求出预测为在执行上述三相短路控制的情况下在另一方的电动机M1中流通的电流Id、电流Iq，2)经由驱动电路30对三相桥电路40进行控制以使电流Id、电流Iq在另一方的电动机M1中流通，之后，3)向检查用端子36输出有效性检查信号s1。
这样，在一方的电动机M1处于动力运行或再生的状态时，输出用于在另一方的电动机M1中进行有效性检查的有效性检查信号s1，由此例如与仅在电动机M1既非动力运行也非再生时输出有效性检查信号s1的情况相比，能够增加用于确认是否能够执行三相短路控制的机会。由此，能够提供在逆变器10中尽早发现三相短路控制的潜在故障的、可靠性高的车辆驱动装置5Ba。
[2-6.实施方式2的变形例2]
接着，参照图19和图20来说明基于实施方式2的变形例2的车辆驱动装置5B。在该变形例2中，说明以下例子：在电动机M1的转速处于规定的阈值的范围内的情况下进行有效性检查。
图19是例示基于实施方式2的变形例2的车辆驱动装置5B的动作的流程图。图20是表示基于该变形例2的车辆驱动装置5B的永磁电动机M1被三相短路时所产生的转矩的图。此外，图20的纵轴表示越去向正向侧(上侧)则制动转矩越大。
在实施方式2的变形例2的车辆驱动装置5B的动作方法中，在判断电动机M1是否接收到动力运行指令或再生指令的步骤S112与进行电动机M1的电流控制的步骤S113之间，具有进行与电动机M1的转速有关的判断来决定是否进行有效性检查的步骤。
具体地说，如图19所示，在步骤S112中判定为“是”之后，读入电动机M1的转速(步骤S112A)。能够基于旋转位置传感器RS的探测结果来求出电动机M1的转速。
接着，判断电动机M1的转速是否处于规定的阈值的范围内(步骤S112B)。具体地说，设定作为电动机M1的转速的阈值的第一阈值r1和比第一阈值r1大的第二阈值r2，判断电动机M1的转速是否为第一阈值r1以上且第二阈值r2以下。控制电路20在转速为第一阈值r1以上且第二阈值r2以下的情况下(S112B的“是”)，前进到进行有效性检查的各步骤。另一方面，在转速不为第一阈值r1以上且第二阈值r2以下的情况下(S112B的“否”)，返回到步骤S111。
像这样基于电动机M1的转速来决定是否执行有效性检查是出于以下所示的理由。如图20所示，当在电动机M1的转速比第一阈值r1小时进行有效性检查时，有时突然产生大的制动转矩。因此，在该变形例2中，设为在电动机M1的转速为第一阈值r1以上的情况下执行有效性检查。另外，当在电动机M1的转速比第二阈值r2大、也就是说估计为是比较急剧的运转时的时候进行有效性检查时，有时无法应对向电动机M1的转矩指令突然大幅变化的情况。因此，在该变形例2中，设为在电动机M1的转速为第二阈值r2以下的情况下执行有效性检查。
这样，在实施方式2的变形例2的车辆驱动装置5B中，根据电动机M1的转速来决定可否执行有效性检查。由此，能够抑制车辆驱动装置5B进行驱动时的急剧的变动。此外，该变形例2不限于车辆驱动装置5B，也能够应用于车辆驱动装置5Ba。
以上的实施方式2本质上是优选的例示，并无意限制本公开、其应用物、或者其用途的范围。
例如，也可以是，所述驱动电路在受理了所述有效性检查信号的情况下，将所述永磁电动机中正在执行的控制切换为通过所述三相短路电路进行的所述三相短路控制。
这样，驱动电路将永磁电动机中正在执行的控制切换为通过三相短路电路进行的三相短路控制，由此车辆驱动装置能够确认三相短路电路是否能够执行三相短路控制。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。
(实施方式3)
参照图21～图34来说明实施方式3的车辆驱动装置。
若将行驶中的车辆驱动装置的永磁电动机的状态粗略地划分，则能够分为正在动力运行的状态、正在再生的状态、以及既非动力运行也非再生的状态(车辆处于惰行状态，以及，在存在发动机或其它永磁电动机等其它驱动源的情况下，处于仅通过其它驱动源来行驶中的状态)。在下面，在实施方式3中说明在永磁电动机正在再生的状态下检查三相短路电路有无故障的例子。并且，在实施方式3的变形例3中说明在永磁电动机既非动力运行也非再生的状态下检查三相短路电路有无故障的例子。
[3-1.车辆驱动装置的结构]
首先，参照图21～图23来说明基于实施方式3的车辆驱动装置5C的结构。
图21是例示具备基于实施方式3的车辆驱动装置5C的电动车辆201的图。电动车辆201具备驱动轮2、动力传递机构3以及车辆驱动装置5C。另外，车辆驱动装置5C具备永磁电动机M1、逆变器10以及电池P1。车辆驱动装置5C还具备由内燃机等发动机、变速器以及制动器中的至少1个构成的转矩赋予装置50。在此，叙述转矩赋予装置50为发动机的情况。下面，有时将永磁电动机M1称为电动机M1。
电动机M1是对电动车辆201的驱动轮2进行驱动的三相交流式的电动机，例如，能够使用内置式永磁同步电动机或表面式永磁同步电动机等电动机。
动力传递机构3例如由差动齿轮和驱动轴构成，在电动机M1及转矩赋予装置50(发动机)与驱动轮2之间传递动力。电动机M1和转矩赋予装置50的旋转力经由动力传递机构3被传递到驱动轮2。与此同样地，驱动轮2的旋转力经由动力传递机构3传递到电动机M1和转矩赋予装置50。
电池P1例如是锂离子电池等直流电源。电池P1供给用于使电动机M1进行驱动的电力，并且蓄积该电力。
逆变器10将从电池P1供给的直流电力转换为例如三相的交流电力，并将该交流电力供给到电动机M1，来对电动机M1进行驱动控制。
转矩赋予装置50是用于对驱动轮2赋予转矩的装置，在此为发动机。转矩赋予装置50中包括的发动机控制部(未图示)与逆变器10以能够进行通信的方式连接。此外，转矩赋予装置50的发动机控制部也可以经由电动车辆201的ECU(Engine Control Unit：发动机控制单元)来与逆变器10连接。
此外，在转矩赋予装置50为制动器的情况下，逆变器10与制动器控制部以能够进行通信的方式连接。在该情况下，通过对制动器进行控制来将制动转矩输出到驱动轮2。另外，在转矩赋予装置50为变速器的情况下，逆变器10与变速器控制部以能够进行通信的方式连接。在该情况下，通过对变速器进行控制(降挡)来将制动转矩输出到驱动轮2。
转矩赋予装置50例如在再生中的电动机M1中执行三相短路控制的情况下，接收来自逆变器10的指令来输出用于制动的转矩(发动机制动器)。从转矩赋予装置50输出的转矩经由动力传递机构3被传递到驱动轮2，由于转矩赋予装置50经由动力传递机构3来与电动机M1相连，因此由再生中的电动机M1产生的再生转矩与转矩赋予装置50的制动转矩合计起来输出到驱动轮2。
此外，车辆驱动装置5C不限于上述结构。例如，也可以是，车辆驱动装置5C仅包括电动机M1，逆变器10、电池P1以及转矩赋予装置50设置于车辆驱动装置5C之外。另外，电动车辆201不限于上述示出的连结构造。例如，电动车辆201也可以是不具备动力传递机构3而是将电动机M1与驱动轮2直接连接的构造，还可以是将转矩赋予装置50与驱动轮2直接连接的构造。
下面，详细地说明对电动机M1进行驱动控制的逆变器10。
图22是例示车辆驱动装置5C的逆变器10、永磁电动机M1以及电池P1的电路图。
如图22所示，车辆驱动装置5C具备电动机M1、逆变器10以及电池P1。逆变器10具备三相桥电路40、驱动电路30以及控制电路20。此外，在图22中还图示了对施加于三相桥电路40的电压进行平滑化的平滑电容器C1。
三相桥电路40是以下电路：通过开关动作将从电池P1供给的直流电力变换为三相的交流电力，并将该交流电力供给到电动机M1，来对电动机M1进行驱动。在三相桥电路40中，用于控制开关动作的输入侧与驱动电路30连接，电力的输入侧与电池P1连接，输出侧与电动机M1连接。此外，在电动机M1进行再生时，再生电流从三相桥电路40的输出侧导入并朝向电力的输入侧流动，但是在此将电池P1所连接的一侧定义为输入侧，将电动机M1所连接的一侧定义为输出侧。
图23是例示车辆驱动装置5C的逆变器10所具备的三相桥电路40的电路图。此外，图23所示的电压Vp是电源电压，电压Vg是接地电压。
三相桥电路40具备位于图23的上侧的上侧臂组中设置的开关元件S1、S2、S3、以及位于图23的下侧的下侧臂组中设置的开关元件S4、S5、S6。例如，开关元件S1～S6由场效应晶体管(FET)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等构成。另外，也可以使用宽禁带半导体来构成开关元件S1～S6。
各开关元件S1、S2、S3分别连接于从电动机M1的3个端子引出的3个输出线与同电池P1的正极连接的电源线Lp之间。各开关元件S4、S5、S6分别连接于上述3个输出线与同电池P1的负极连接的接地线Lg之间。另外，各开关元件S1～S6上并联连接有续流二极管。续流二极管也可以是开关元件S1～S6中寄生的寄生二极管。
各开关元件S1～S6与驱动电路30连接，根据从驱动电路30输出的信号来进行驱动。基于各开关元件S1～S6的驱动，来以动力运行、再生或惰行等状态驱动电动机M1。
接着，参照图22来说明驱动电路30。
驱动电路30是以下电路：对三相桥电路40的开关元件S1～S6进行驱动，以执行三相PWM控制和三相短路控制。驱动电路30的输入侧与控制电路20连接，输出侧与三相桥电路40连接。
驱动电路30具备切换电路31、缓冲电路32、三相短路电路33以及或电路34。另外，驱动电路30具备检查用端子36和异常受理端子39。
异常受理端子39是受理用于对逆变器10的异常状态进行报告的异常信号s2的端子。该异常信号s2从后述的异常检测部29输出到驱动电路30。
检查用端子36是受理用于执行通过三相短路电路33进行的三相短路控制的有效性检查信号s1的端子。该有效性检查信号s1从控制电路20输出到驱动电路30。在下面，将以下动作称为有效性检查：试行通过三相短路电路33进行的三相短路控制，来确认三相短路电路33是否能够执行三相短路控制。通过进行有效性检查，能够诊断三相短路电路33有无故障。
被输入到检查用端子36和异常受理端子39的各个信号被输入到或电路34。或电路34在检查用端子36和异常受理端子39中的至少一方的端子受理了信号的情况下，向三相短路电路33输出信号。三相短路电路33基于从或电路34输出的信号来进行驱动。即，三相短路电路33基于异常检测和有效性检查各自的输入信号来进行驱动。
三相短路电路33是用于使电动机M1的三相分别短路的电路。具体地说，三相短路电路33是以下电路：基于从或电路34输出的信号，使三相桥电路40的上侧臂组的开关元件S1～S3以及下侧臂组的开关元件S4～S6中的一方的臂组的各开关元件短路，并使另一方的臂组的各开关元件开路。通过像这样使电动机M1的三相分别短路，能够使从电动机M1的绕组线圈间感应出的电压成为0。由此，例如在三相桥电路40中检测到过电压的情况下，能够使三相短路电路33工作来进行三相短路控制，从而降低施加于三相桥电路40的过电压。
切换电路31是以下电路：在基于从后述的驱动信号运算部23输出的驱动信号来驱动三相桥电路40与使用从三相短路电路33输出的信号来驱动三相桥电路40之间进行切换。此外，从驱动信号运算部23输出的驱动信号包括对三相桥电路40进行三相PWM控制的信号等各种信号。由切换电路31进行的切换例如通过硬件逻辑电路来实现。本实施方式的切换电路31在驱动电路30经由检查用端子36受理了有效性检查信号s1的情况下，将电动机M1中正在执行的开关控制切换为通过三相短路电路33进行的三相短路控制。
缓冲电路32是以下电路：将向三相桥电路40输出的输出信号放大，使得能够驱动各开关元件S1～S6。通过由缓冲电路32将输出信号放大，能够进行三相桥电路40的驱动。
接着，参照图22来说明控制电路20。
控制电路20由进行各种运算等的微处理器、以及存储用于使微处理器进行动作的程序或信息等的存储器24构成。
如图22所示，控制电路20具备电动机控制信号获取部21、电动机控制信号运算部22、驱动信号运算部23、有效性检查指示部26、故障判断部25以及三相短路控制信号中断部27。另外，控制电路20具备异常检测部29。
电动机控制信号获取部21获取通过用于探测在电动机M1中流通的电流的电流传感器CSu、CSv、CSw、以及用于检测电动机M1的磁极位置来探测旋转位置的旋转位置传感器RS等各种传感器探测到的信息。此外，电流传感器CSu、CSv、CSw是用于探测电动机M1的u相、v相、w相中的电流值的传感器。另外，电动机控制信号获取部21获取与电源线Lp中的电压Vp有关的信息。另外，电动机控制信号获取部21获取从控制电路20的外部、例如电动车辆201的ECU(Electronic Control Unit)输出的转矩指令等控制指令信息。
电动机控制信号运算部22基于由电动机控制信号获取部21获取到的上述信息，通过运算将转矩指令值换算为电流，并输出用于对电动机M1进行电流控制的控制信号。例如，电动机控制信号运算部22输出用于电动机M1的电流控制的控制信号，以使车辆驱动装置5C进行驱动时的电动机M1的转矩成为转矩指令信息所示的目标转矩(例如与电动车辆201的加速踏板或制动踏板的操作量相应的转矩)。
另外，电动机控制信号运算部22通过运算来对由电动机控制信号获取部21获取到的上述信息进行变换，输出用于进行有效性检查和故障判断的控制信号。例如，电动机控制信号运算部22将转矩指令等控制指令信息变换为上述的控制信号后输出到驱动信号运算部23和有效性检查指示部26。另外，电动机控制信号运算部22将在电动机M1中流通的电流、电动机M1的磁极的旋转位置、电源线Lp中的电压Vp等信息变换为控制信号后输出到驱动信号运算部23和故障判断部25。
有效性检查指示部26是将有效性检查信号s1输出到检查用端子36的电路。如前所述，有效性检查是指：试行通过三相短路电路33进行的三相短路控制，来确认三相短路电路33是否能够执行三相短路控制。有效性检查指示部26基于从电动机控制信号运算部22输出的上述控制信号，来判断是否即使在当前的时刻进行有效性检查也不会对车辆驱动装置5C的驱动造成影响。
例如，有效性检查指示部26在电动机M1正在再生时且满足以下的条件时判断为进行有效性检查。可否执行有效性检查的判断是以定期性的时间间隔来执行的。此外，是否进行有效性检查的判断不限于由有效性检查指示部26来进行，只要是由控制电路20中包括的电路来进行即可，也可以由不同于有效性检查指示部26的电路来进行。
在此，参照图24和图25来说明输出有效性检查信号s1之前由控制电路20执行的处理。该处理是为了抑制通过三相短路控制而产生的转矩给用户带来不协调感的情况而执行的。
图24是表示车辆驱动装置5C的永磁电动机M1被三相短路时所产生的转矩的图。图25是表示对车辆驱动装置5C赋予的辅助转矩Tas的图。图24和图25的纵轴表示越去向正向侧(上侧)则制动转矩越大。另外，在该图的纵轴上示出了第一规定转矩Tr1、以及转矩比第一规定转矩Tr1小的第二规定转矩Tr2。
另外，在图24中，示出了以下情况：当在电动机M1中产生的转矩比第二规定转矩Tr2小时不会使用户感觉到转矩变动；当在电动机M1中产生的转矩为第二规定转矩Tr2以上且第一规定转矩Tr1以下时会使用户感觉到转矩变动但是不会造成不协调感；当在电动机M1中产生的转矩比第一规定转矩Tr1大时会给用户带来不协调感。第一规定转矩Tr1和第二规定转矩Tr2分别是以重力加速度(G)为基准的、基于电动车辆201所承受的制动时的加速度来决定的值。例如，第一规定转矩Tr1是电动车辆201所承受的制动时的加速度为重力加速度的-0.05倍(-0.05G：由于是制动时，因此在下面定义为符号为负。)时的转矩，第二规定转矩Tr2是电动车辆201所承受的制动时的加速度为重力加速度的-0.03倍(-0.03G)时的转矩。
另外，在图24和图25中，示出了当执行三相短路控制时电动机M1中产生的转矩即三相短路转矩Tsh。三相短路转矩Tsh能够用前述的(式12)来表达。
[数13]
Figure BDA0002301927670000521
在(式12)中，Pn是极对数，Ra是相电阻，ω是角速度(转速、旋转速度)，Id是d轴电流，Iq是q轴电流。Pn和Ra是电动机M1的固有值。能够基于旋转位置传感器RS的值来求出ω。ω通过乘以60/(2π·Pn)来变换为电动机M1的旋转速度(转速)。能够基于前述的(式1)和(式2)来求出Id和Iq。(式12)被保存在存储器24中，根据需要而被读出。
如图24和图25所示，三相短路转矩Tsh依赖于电动机M1的转速，在电动机M1的转速高的区域三相短路转矩Tsh小，在电动机M1的转速低的区域三相短路转矩Tsh具有极大值。在实施方式3中，使用该三相短路转矩Tsh的值，来判断在当前的时刻是否应该进行有效性检查。
例如，控制电路20在电动机M1正在再生时，在基于三相短路转矩Tsh而判断为应该进行有效性检查的情况下输出有效性检查信号s1。具体地说，控制电路20在三相短路转矩Tsh为第一规定转矩Tr1以下的情况下，输出有效性检查信号s1。在该车辆驱动装置5C中为以下结构：在执行三相短路控制时产生的转矩未变得过大的情况下进行三相短路控制来进行有效性检查。另外，在该车辆驱动装置5C中为以下结构：在三相短路转矩Tsh为第一规定转矩Tr1以下的情况下输出有效性检查信号s1，由此即使在例如三相短路电路33发生故障的情况下，电动机M1的转矩变动也难以变大。
另外，在实施方式3中，在进行有效性检查时，输出辅助转矩Tas以使电动机M1的转矩变动变小。辅助转矩Tas是进行補助以缓和因执行三相短路控制而产生的电动机M1的转矩变动的转矩。具体地说，控制电路20在三相短路转矩Tsh为第二规定转矩Tr2以上且第一规定转矩Tr1以下的情况下对转矩赋予装置50进行控制，使得转矩赋予装置50对电动机M1赋予与在电动机M1正在再生时产生的再生转矩Trq(参照图25)同上述三相短路转矩Tsh之间的转矩差相应的辅助转矩Tas。
例如图25所示，控制电路20在三相短路转矩Tsh比再生转矩Trq小的情况下，对转矩赋予装置50进行控制以赋予从再生转矩Trq减去三相短路转矩Tsh所得到的辅助转矩Tas(制动转矩)。此外，图25所示的再生转矩Trq的位置是根据从ECU输出的转矩指令和电动机M1的转速来决定的。另外，控制电路20在三相短路转矩Tsh比再生转矩大的情况下，对转矩赋予装置50进行控制以赋予从三相短路转矩Tsh减去再生转矩所得到的辅助转矩(制动转矩)(省略图示)。在该车辆驱动装置5C中构成为使在执行三相短路控制时电动机M1中产生的转矩变动减小。
这样，控制电路20在判断是否进行有效性检查来判断为应该进行有效性检查之后，输出有效性检查信号s1。另外，控制电路20在输出有效性检查信号s1的同时，将表示处于有效性检查中的忙信号输出到故障判断部25。
接着，参照图22来说明控制电路20的各结构。
故障判断部25是判断三相短路电路33有无故障的电路。故障判断部25获取与执行三相短路控制时在电动机M1的三相中流通的电流的变化、电流相位的变化、以及三相桥电路40中的直流电压的变化中的至少1个变化有关的信息。电流的变化能够基于由电流传感器CSu、CSv、CSw检测出的电流值来求出。电流相位的变化例如能够基于电动机M1的d轴电流和q轴电流来求出。d轴电流、q轴电流能够基于由电流传感器CSu、CSv、CSw检测出的电流值、以及由旋转位置传感器RS检测出的磁极的旋转位置来求出。直流电压的变化能够通过检测电源线Lp中的电压Vp来求出。
故障判断部25基于所获取到的上述信息来判断三相短路电路有无故障。例如，故障判断部25在电流偏离规定的范围的情况、电流相位偏离规定的范围的情况、以及直流电压偏离规定的范围的情况中的至少1个情况下，判断为三相短路电路33发生故障。另外，故障判断部25在判断为三相短路电路33发生故障的情况下，输出用于向外部告知该故障信息的告知信号。
异常检测部29是检测逆变器10中产生的过电压等异常的电路。在此，设为异常检测部29是对因电源线Lp的断线等引起的失灵、或者由于开关元件S1～S6、电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS等的故障而产生的过电压进行检测的电路，来进行说明。异常检测部29连接于作为电池P1的正极侧的三相桥电路40的电源线Lp。当异常检测部29检测到异常(在此为过电压)时，异常信号s2被输出到异常受理端子39。由此，三相短路电路33进行三相短路控制，因此能够抑制三相桥电路40的过电压。
此外，此处例示的作为异常检测部29的异常的过电压例如能够因电池P1的正极侧配线的脱落、断线、或者设置于电池P1的未图示的主继电器的开路等而产生。另外，异常检测部29和驱动电路30(包括三相短路电路33)均由硬件构成，因此能够自动且迅速地进行异常检测部29检测到异常、三相短路电路33进行三相短路控制之前的紧急时的动作。另外，异常检测部29无需设置于控制电路20内，也可以设置于控制电路20之外。另外，异常检测部29并不限定于检测过电压的结构，也可以具备直接检测电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS等的输出异常(超过规定的输出电压范围等)那样的结构。
驱动信号运算部23基于从电动机控制信号运算部22输出的控制信号，运算对电动机M1进行驱动所需的驱动信号，并将该驱动信号输出到驱动电路30。驱动信号运算部23在车辆驱动装置5C进行通常驱动时输出用于进行三相PWM控制的驱动信号。
另外，驱动信号运算部23在逆变器10的异常被检测到的情况下、且由故障判断部25判断为三相短路电路33发生故障的情况下，输出用于通过存储器24中保存的程序来进行三相短路控制的驱动信号。
基于该程序的三相短路控制是由三相短路控制信号中断部27来执行的。具体地说，三相短路控制信号中断部27当从故障判断部25接收了三相短路电路33发生故障这样的故障信息时，在逆变器10的异常被检测到的情况下对驱动信号运算部23输出用于执行三相短路控制的中断信号。驱动信号运算部23通过接收到中断信号，来将三相PWM控制的驱动信号变更为三相短路控制的驱动信号后输出到驱动电路30。
这样，控制电路20将用于执行三相PWM控制和三相短路控制的驱动信号输出到驱动电路30。在驱动电路30中，选择从控制电路20输出的驱动信号和从三相短路电路33输出的信号中的任一信号来输出到三相桥电路40。三相桥电路40基于从驱动电路30输出的信号来对电动机M1进行驱动。
此外，在输出前述的有效性检查信号s1之前由控制电路20执行的处理的一部分也可以由驱动信号运算部23来进行。例如驱动信号运算部23也可以运算与再生转矩Trq同三相短路转矩Tsh之间的转矩差相应的辅助转矩Tas。另外，驱动信号运算部23也可以将运算得到的辅助转矩Tas变换为用于对转矩赋予装置50进行控制的驱动信号，并根据需要输出到转矩赋予装置50。
实施方式3的车辆驱动装置5C具备对永磁电动机M1进行驱动的逆变器10。逆变器10具备：具有多个开关元件S1～S6的三相桥电路40；与三相桥电路40连接的驱动电路30；与驱动电路30连接的控制电路20；以及检测逆变器10的异常的异常检测部29。驱动电路30具有：使永磁电动机M1的三相短路的三相短路电路33；受理从异常检测部29输出的异常信号s2的异常受理端子39；以及受理用于执行通过三相短路电路33进行的三相短路控制的有效性检查信号s1的检查用端子36。控制电路20在永磁电动机M1正在再生时，基于当执行三相短路控制时永磁电动机M1中产生的转矩即三相短路转矩Tsh，来向检查用端子36输出有效性检查信号s1。
这样，控制电路20基于三相短路转矩Tsh来输出有效性检查信号s1，由此驱动电路30能够使用检查用端子36来适当地受理有效性检查信号s1。由此，车辆驱动装置5C能够适当地确认三相短路电路33是否能够执行三相短路控制。另外，在电动机M1正在再生时输出有效性检查信号s1，由此，例如与仅在电动机M1未处于再生中时输出有效性检查信号s1的情况相比，能够增加用于确认是否能够执行三相短路控制的机会。由此，能够提供在逆变器10中尽早发现三相短路控制的潜在故障的、可靠性高的车辆驱动装置5C。
[3-2.车辆驱动装置的动作]
接着，参照图26～图28来说明车辆驱动装置5C的动作。
图26是例示车辆驱动装置5C的动作的流程图。图27是继图26的流程图之后、例示车辆驱动装置5C的动作的流程图。图28是继图27的流程图之后、例示车辆驱动装置5C的动作的流程图。
实施方式3的车辆驱动装置5C中的有效性检查能够在电动机M1正在再生时执行。另外，在车辆驱动装置5C中，在进行有效性检查之前，运算三相短路时产生的转矩，判断在当前的时刻是否应该进行有效性检查。然后，在判断为即使进行有效性检查也没问题之后进行有效性检查。下面，依序说明车辆驱动装置5C的动作。
首先，车辆驱动装置5C被启动，从而处于被驱动的状态。
在该状态下，控制电路20从外部读入转矩指令(步骤S201)。具体地说，电动机控制信号获取部21从电动车辆201的ECU读入转矩指令信息。
接着，控制电路20判断有无转矩指令(步骤S202)。在该步骤S202中判断为没有转矩指令的情况下，与车辆驱动装置5C既非动力运行也非再生的状态相符合，前进到实施方式3的变形例2所示的三相短路控制(图31的步骤S13以后)。另一方面，在步骤S202中判断为有转矩指令的情况下，与车辆驱动装置5C动力运行或再生的状态相符合，前进到步骤S210。
接着，控制电路20判断车辆驱动装置5C是否接收到再生指令(步骤S210)。具体地说，控制电路20例如基于转矩指令的正负，来判断是接收到再生指令(负)还是接收到动力运行指令(正)。
例如，控制电路20当判断为未接收到再生指令时(S210的“否”)，决定在当前的时刻不进行三相短路电路33的故障诊断，返回到步骤S201。另一方面，控制电路20当判断为接收到再生指令时，决定在当前的时刻进行三相短路电路33的故障诊断，前进到下一步骤。
接着，控制电路20运算三相短路时产生的三相短路转矩Tsh(步骤S211)。使用前述的(式12)来运算三相短路转矩Tsh。
此外，控制电路20未必要使用(式12)来运算三相短路转矩Tsh。例如控制电路20也可以将表示电动机M1的转速与三相短路转矩Tsh的关系的实测数据的统计表保存于存储器24，基于该统计表来求出与电动机M1的转速相应的三相短路转矩Tsh。
接着，控制电路20运算与在电动机M1正在再生时产生的转矩即再生转矩Trq同三相短路转矩Tsh之间的转矩差相应的辅助转矩Tas(步骤S212)。具体地说，求出再生转矩Trq与三相短路转矩Tsh之间的转矩差，将该转矩差的绝对值设为辅助转矩Tas。此外，该步骤S212既可以在之后出现的步骤S212A与S212B之间执行，也可以在步骤S212B与S212C之间执行。
接着，控制电路20判断三相短路转矩Tsh是否为第一规定转矩Tr1以下(步骤S212A)。在三相短路转矩Tsh比第一规定转矩Tr1大的情况下(在S212A中为“否”)，若执行三相短路控制，则三相短路转矩Tsh会导致电动车辆201所承受的制动的加速度大，给利用车辆驱动装置5C的用户带来不协调感，因此在当前的时刻不进行故障诊断而是返回到步骤S201。另一方面，在三相短路转矩Tsh为第一规定转矩Tr1以下的情况下(在S212A中为“是”)，即使执行三相短路控制也不会给用户带来不协调感，因此前进到下一步骤。
接着，控制电路20判断三相短路转矩Tsh是否为第二规定转矩Tr2以上(步骤S212B)。例如控制电路20在三相短路转矩Tsh为第二规定转矩Tr2以上的情况下(在S212B中为“是”)，控制输出在步骤S212中求出的辅助转矩Tas(步骤S212C)，前进到步骤S213。通过由控制电路20将基于辅助转矩Tas的驱动信号输出到转矩赋予装置50，来执行辅助转矩Tas的控制输出。
另一方面，在三相短路转矩Tsh比第二规定转矩Tr2小的情况下(在S212B中为“否”)，即使执行三相短路控制，用户也感觉不到转矩变动，因此控制电路20不控制输出辅助转矩Tas而是前进到步骤S213。
接着，控制电路20停止逆变器10的反馈控制(步骤S213)。具体地说，驱动信号运算部23停止用于进行三相PWM控制的驱动信号的输出。此外，步骤S212C示出的辅助转矩Tas的控制输出也可以与步骤S213同时执行。
另外，控制电路20输出有效性检查信号s1(步骤S214)。具体地说，有效性检查指示部26将有效性检查信号s1输出到驱动电路30的检查用端子36。该有效性检查信号s1持续输出到在后述的步骤S218或S221中被停止为止。
接着，逆变器10执行使用三相短路电路33的三相短路控制(步骤S215)。接收到有效性检查信号s1的检查用端子36将该信号输出到或电路34，或电路34将接收到的信号输出到三相短路电路33。由此，三相短路电路33被试驱动。在此，通过切换电路31，切换电路31的输出信号被切换为从三相短路电路33输出的信号，而不是从驱动信号运算部23输出的驱动信号。然后，从三相短路电路33输出的信号经由缓冲电路32被输出到三相桥电路40。由此，在三相桥电路40中试行使用三相短路电路33进行的三相短路控制。
接着，控制电路20获取车辆驱动装置5C中的电流的变化、电流相位的变化、以及电压的变化(步骤S216)。具体地说，电动机控制信号获取部21获取电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS、电源线Lp中的电压Vp等的信息。这些信息被电动机控制信号运算部22变换后作为控制信号输出到故障判断部25。
接着，控制电路20根据这些电流、电流相位以及电压的变化是否处于规定的范围内，来判断三相短路电路33有无故障(步骤S217)。具体地说，故障判断部25判断电流是否偏离规定的范围、电流相位是否偏离规定的范围、以及直流电压是否偏离规定的范围。
故障判断部25在判断为电流、电流相位以及电压的变化均处于规定的范围内的情况下(S217的“是”)，判断为三相短路电路33正常而没有发生故障。然后控制电路20停止从有效性检查指示部26输出的有效性检查信号s1的输出(步骤S218)。另外，在已通过步骤S212C控制输出了辅助转矩Tas的情况下，在该时刻不再进行辅助转矩Tas的控制输出(步骤S218A)，重新开始逆变器10的反馈控制(步骤S219)。然后控制电路20返回到步骤S201，重复进行有效性检查。这些有效性检查在电动机M1正在再生时以规定的时间间隔来重复执行。
另一方面，在步骤S217中，控制电路20在电流、电流相位以及电压的变化中的至少1个偏离了规定的范围的情况下(S217的“否”)，判断为三相短路电路33发生故障。然后，控制电路20如图28所示那样执行三相短路电路33发生故障的情况下的动作。
如图28所示，控制电路20停止从有效性检查指示部26输出的有效性检查信号s1的输出。(步骤S221)。另外，在已通过步骤S212C控制输出了辅助转矩Tas的情况下，不再进行辅助转矩Tas的控制输出(步骤S221A)，重新开始逆变器10的反馈控制(步骤S222)。
接着，控制电路20将表示三相短路电路33发生故障的故障警告输出到外部、例如电动车辆201的ECU(上级控制部)(步骤S223)。另外，故障判断部25也可以通过使用监视器来显示故障信息、或者使用扬声器来输出用于通知故障信息的声音，来向用户告知故障信息。
另外，控制电路20禁止向三相短路电路33输出三相短路控制信号(步骤S224)。具体地说，设为不从有效性检查指示部26输出有效性检查信号s1。另外，控制电路20设置三相短路控制的标志(步骤S225)。通过设置该标志，例如在异常检测部29检测到逆变器10的异常的情况下，不使用三相短路电路33、而是使用控制电路20内的存储器24中保存的程序来执行三相短路控制。由此，即使在修理三相短路电路33的故障之前的期间内产生逆变器10的异常，也能够执行三相短路控制。
此外，也可以是，控制电路20在判断为三相短路电路33发生故障的情况下，对逆变器10进行控制，使得在以后的车辆驱动装置5C的驱动中限制电动机M1的转速。
另外，也可以是，控制电路20在判断为三相短路电路33发生故障、且正在输出有效性检查信号s1的中途，将使用控制电路20内的存储器24中保存的程序来进行三相短路控制的控制信号输出到驱动电路30。由此，能够在输出有效性检查信号s1的中途抑制由于由发生了故障的三相短路电路33驱动三相桥电路40而产生的三相桥电路40的过电压。
另外，也可以是，控制电路20在正在输出有效性检查信号s1时电动机M1变为动力运行的状态的情况下，停止有效性检查信号s1的输出。也可以是，控制电路20在停止了有效性检查信号s1的输出的情况下，使三相短路电路33有无故障的判断无效。
[3-3.实施方式3的变形例1]
接着，参照图29和图30来说明实施方式3的变形例1所涉及的车辆驱动装置5Ca的结构。在该变形例1中，说明在车辆驱动装置5Ca中设置有多个永磁电动机M1的例子。在该情况下，在与任意的永磁电动机M1连接的逆变器10中执行三相短路电路33的有效性检查时，其它永磁电动机M1起到实施方式3中示出的转矩赋予装置50的作用。
图29是例示具备基于变形例1的车辆驱动装置5Ca的电动车辆201A的图。电动车辆201A具备驱动轮2、动力传递机构3、2个永磁电动机M1、2个逆变器10以及电池P1。在这些结构中，车辆驱动装置5Ca由2个永磁电动机M1、2个逆变器10以及电池P1构成。
图30是例示车辆驱动装置5Ca的逆变器10、永磁电动机M1以及电池P1的电路图。
如图30所示，车辆驱动装置5Ca具备2个电动机M1、2个逆变器10以及电池P1。各逆变器10具备三相桥电路40、驱动电路30以及控制电路20。
控制电路20具备电动机控制信号获取部21、电动机控制信号运算部22、驱动信号运算部23、有效性检查指示部26、故障判断部25以及三相短路控制信号中断部27。另外，控制电路20具备异常检测部29(省略图示)。各逆变器10的各控制电路20以能够进行通信的方式相互连接。此外，在图30中示出了2个控制电路20，但是不限于此，控制电路也可以由具有2个控制电路20的各功能的1个控制电路构成。
驱动电路30的输入侧与控制电路20连接，输出侧与三相桥电路40连接。各驱动电路30具备切换电路31、缓冲电路32、三相短路电路33以及或电路34。另外，各驱动电路30具备检查用端子36和异常受理端子39(省略图示)。
各三相桥电路40具备上侧臂组中设置的开关元件S1、S2、S3、以及下侧臂组中设置的开关元件S4、S5、S6。各开关元件S1～S6与各驱动电路30连接，根据从各驱动电路30输出的信号来进行驱动。基于各开关元件S1～S6的驱动，来以动力运行、再生或惰行等状态驱动电动机M1。
变形例1的车辆驱动装置5Ca具备2个永磁电动机M1、对2个永磁电动机M1中的一方的永磁电动机M1进行驱动的一方的逆变器10、以及对2个永磁电动机M1中的另一方的永磁电动机M1进行驱动的另一方的逆变器10。控制电路20在作为执行三相短路控制时一方的永磁电动机M1中产生的转矩的三相短路转矩Tsh为第二规定转矩Tr2以上且第一规定转矩Tr1以下的情况下，对另一方的永磁电动机M1进行控制以使其对电动车辆201A的驱动轮2赋予与一方的永磁电动机M1正在再生时产生的再生转矩Trq同三相短路转矩Tsh之间的转矩差相应的辅助转矩Tas。例如控制电路20在三相短路转矩Tsh比再生转矩Trq小的情况下，对另一方的永磁电动机M1进行控制以使其对驱动轮2赋予从再生转矩Trq减去三相短路转矩Tsh所得到的辅助转矩Tas(制动转矩)。
这样，使用另一方的永磁电动机M1来对一方的永磁电动机M1赋予辅助转矩Tas，由此能够降低在一方的永磁电动机M1中执行三相短路控制时给用户带来的不协调感。
[3-4.实施方式3的变形例2]
[车辆驱动装置的动作]
接着，参照图31和图32来说明实施方式3的变形例2的车辆驱动装置5C的动作。在该变形例2中，说明在永磁电动机既非动力运行也非再生的状态下检查三相短路电路有无故障的例子。此外，实施方式3的变形例2的车辆驱动装置5C的结构与实施方式3中示出的车辆驱动装置5C相同，因此省略说明。此外，该变形例2不限于车辆驱动装置5C，也能够应用于车辆驱动装置5Ca。
图31是例示基于实施方式3的变形例2的车辆驱动装置5C的动作的流程图。图32是继图31的流程图之后、例示车辆驱动装置5C的动作的流程图。
首先，车辆驱动装置5C被启动，从而处于被驱动的状态。
在该状态下，控制电路20从外部读入转矩指令(步骤S201)。具体地说，电动机控制信号获取部21从电动车辆201的ECU读入转矩指令信息。
接着，控制电路20判断有无转矩指令(步骤S202)。在该步骤S202中判断为有转矩指令的情况下，如前所述，前进到步骤S210。另一方面，在判断为没有转矩指令的情况下，与车辆驱动装置5C既非动力运行也非再生的状态相符合，前进到下一步骤。
接着，控制电路20停止逆变器10的反馈控制(步骤S13)。具体地说，驱动信号运算部23停止用于进行三相PWM控制的驱动信号的输出。
另外，控制电路20输出有效性检查信号s1(步骤S14)。具体地说，有效性检查指示部26将有效性检查信号s1输出到驱动电路30的检查用端子36。该有效性检查信号s1持续输出到在后述的步骤S18或S21中被停止为止。
接着，逆变器10执行使用三相短路电路33的三相短路控制(步骤S15)。接收到有效性检查信号s1的检查用端子36将该信号输出到或电路34，或电路34将接收到的信号输出到三相短路电路33。由此，三相短路电路33被试驱动。在此，通过切换电路31，切换电路31的输出信号被切换为从三相短路电路33输出的信号，而不是从驱动信号运算部23输出的驱动信号。然后，从三相短路电路33输出的信号经由缓冲电路32被输出到三相桥电路40。由此，在三相桥电路40中试行使用三相短路电路33进行的三相短路控制。
接着，控制电路20获取车辆驱动装置5C中的电流的变化、电流相位的变化、以及电压的变化(步骤S16)。具体地说，电动机控制信号获取部21获取电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS、电源线Lp中的电压Vp等的信息。这些信息被电动机控制信号运算部22变换后作为控制信号输出到故障判断部25。
接着，控制电路20根据这些电流、电流相位以及电压的变化是否处于规定的范围内，来判断三相短路电路33有无故障(步骤S17)。具体地说，故障判断部25判断电流是否偏离规定的范围、电流相位是否偏离规定的范围、以及直流电压是否偏离规定的范围。
故障判断部25在判断为电流、电流相位以及电压的变化均处于规定的范围内的情况下(S17的“是”)，判断为三相短路电路33正常而没有发生故障。然后控制电路20停止从有效性检查指示部26输出的有效性检查信号s1的输出(步骤S18)，重新开始逆变器10的反馈控制(步骤S19)。然后控制电路20返回到步骤S201，重复进行有效性检查。这些有效性检查是以规定的时间间隔来重复执行的。
另一方面，控制电路20在电流、电流相位以及电压的变化中的至少1个偏离了规定的范围的情况下(S17的“否”)，判断为三相短路电路33发生故障。然后，控制电路20如图32所示那样执行三相短路电路33发生故障的情况下的动作。
如图32所示，控制电路20停止从有效性检查指示部26输出的有效性检查信号s1的输出(步骤S21)，重新开始逆变器10的反馈控制(步骤S22)。
接着，控制电路20将表示三相短路电路33发生故障的故障警告输出到外部、例如电动车辆201的ECU(上级控制部)(步骤S23)。另外，故障判断部25也可以通过使用监视器来显示故障信息、或者使用扬声器来输出用于通知故障信息的声音，来向用户告知故障信息。
另外，控制电路20禁止向三相短路电路33输出三相短路控制信号(步骤S24)。具体地说，设为不从有效性检查指示部26输出有效性检查信号s1。另外，控制电路20设置三相短路控制的标志(步骤S25)。通过设置该标志，例如在异常检测部29检测到逆变器10的异常的情况下，不使用三相短路电路33、而是使用控制电路20内的存储器24中保存的程序来执行三相短路控制。由此，即使在修理三相短路电路33的故障之前的期间内产生逆变器10的异常，也能够执行三相短路控制。
此外，也可以是，控制电路20在判断为三相短路电路33发生故障的情况下，对逆变器10进行控制，使得在以后的车辆驱动装置5C的驱动中限制电动机M1的转速。
另外，也可以是，控制电路20在判断为三相短路电路33发生故障、且正在输出有效性检查信号s1的中途，将使用控制电路20内的存储器24中保存的程序来进行三相短路控制的控制信号输出到驱动电路30。由此，能够在输出有效性检查信号s1的中途抑制由于由发生了故障的三相短路电路33驱动三相桥电路40而产生的三相桥电路40的过电压。
另外，也可以是，控制电路20在正在输出有效性检查信号s1时电动机M1变为动力运行或再生的状态的情况下，停止有效性检查信号s1的输出。也可以是，控制电路20在停止了有效性检查信号s1的输出的情况下，使三相短路电路33有无故障的判断无效。
[3-5.实施方式3的变形例3]
接着，参照图33和图34来说明基于实施方式3的变形例3的车辆驱动装置5C。在该变形例3中，说明以下例子：在电动机M1的转速处于规定的阈值的范围内的情况下进行有效性检查。
图33是例示基于实施方式3的变形例3的车辆驱动装置5C的动作的流程图。图34是表示基于该变形例3的车辆驱动装置5C的永磁电动机被三相短路时所产生的转矩的图。此外，图34的纵轴表示越去向正向侧(上侧)则制动转矩越大。
在实施方式3的变形例3的车辆驱动装置5C的动作方法中，在判断有无转矩指令的步骤S202与停止逆变器10的反馈控制的步骤S13之间，具有进行与电动机M1的转速有关的判断来决定是否进行有效性检查的步骤。
具体地说，如图33所示，在步骤S202中判断为没有转矩指令之后读入电动机M1的转速(步骤S12A)。能够基于旋转位置传感器RS的探测结果来求出电动机M1的转速。
接着，判断电动机M1的转速是否处于规定的阈值的范围内(步骤S12B)。具体地说，设定作为电动机M1的转速的阈值的第一阈值r1和比第一阈值r1大的第二阈值r2，判断电动机M1的转速是否为第一阈值r1以上且第二阈值r2以下。控制电路20在转速为第一阈值r1以上且第二阈值r2以下的情况下(S12B的“是”)，前进到进行有效性检查的各步骤。另一方面，在转速不为第一阈值r1以上且第二阈值r2以下的情况下(S12B的“否”)，返回到步骤S201。
像这样基于电动机M1的转速来决定是否执行有效性检查是出于以下所示的理由。如图34所示，当在电动机M1的转速比第一阈值r1小时进行有效性检查时，有时突然产生大的制动转矩。因此，在该变形例3中，设为在电动机M1的转速为第一阈值r1以上的情况下执行有效性检查。另外，当在电动机M1的转速比第二阈值r2大、也就是说估计为是比较急剧的运转时的时候进行有效性检查时，有时无法应对向电动机M1的转矩指令突然大幅变化的情况。因此，在该变形例3中，设为在电动机M1的转速为第二阈值r2以下的情况下执行有效性检查。
这样，在实施方式3的变形例3的车辆驱动装置5C中，根据电动机M1的转速来决定可否执行有效性检查。由此，能够抑制车辆驱动装置5C进行驱动时的急剧的变动。此外，该变形例3不限于车辆驱动装置5C，也能够应用于车辆驱动装置5Ca。
以上的实施方式3本质上是优选的例示，并无意限制本发明、其应用物、或者其用途的范围。
例如，也可以是，所述转矩赋予装置具备发动机、变速器以及制动器中的至少1个。
根据该结构，能够对驱动轮赋予适当的转矩，能够降低执行三相短路控制时给用户带来的不协调感。
另外，也可以是，车辆驱动装置具备2个所述永磁电动机、对2个所述永磁电动机中的一方的永磁电动机进行驱动的一方的所述逆变器、以及对2个所述永磁电动机中的另一方的永磁电动机进行驱动的另一方的所述逆变器，所述控制电路还在作为当执行所述三相短路控制时所述一方的永磁电动机中产生的转矩的三相短路转矩为比所述第一规定转矩小的第二规定转矩以上的情况下，对所述另一方的永磁电动机进行控制以使其对车辆的驱动轮赋予与所述一方的永磁电动机正在再生时产生的再生转矩同所述三相短路转矩之间的转矩差相应的辅助转矩。
这样，使用另一方的永磁电动机来对驱动轮赋予辅助转矩，由此能够降低在一方的永磁电动机中执行三相短路控制时给用户带来的不协调感。
(实施方式4)
参照图35～图49来说明实施方式4的车辆驱动装置。
若将行驶中的车辆驱动装置的永磁电动机的状态粗略地划分，则能够分为正在动力运行的状态、正在再生的状态、以及既非动力运行也非再生的状态(车辆处于惰行状态，以及，在存在发动机或其它永磁电动机等其它驱动源的情况下，处于仅通过其它驱动源来行驶中的状态)。在下面，在实施方式4中说明在永磁电动机动力运行的状态下检查三相短路电路有无故障的例子。并且，在实施方式4的变形例2中说明在永磁电动机既非动力运行也非再生的状态下检查三相短路电路有无故障的例子。
[4-1.车辆驱动装置的结构]
首先，参照图35～图37来说明基于实施方式4的车辆驱动装置5D的结构。
图35是例示具备基于实施方式4的车辆驱动装置5D的电动车辆301的图。电动车辆301具备驱动轮2、动力传递机构3以及车辆驱动装置5D。车辆驱动装置5D具备作为永磁电动机M1的一方的驱动源D1、逆变器10以及电池P1。另外，车辆驱动装置5D还具备与一方的驱动源D1不同的另一方的驱动源D2。下面，有时将永磁电动机M1称为电动机M1。
电动机M1是对电动车辆301的驱动轮2进行驱动的三相交流式的电动机，例如，能够使用内置式永磁同步电动机或表面式永磁同步电动机等电动机。
动力传递机构3例如由差动齿轮和驱动轴构成，在电动机M1与驱动轮2之间传递动力。电动机M1的旋转力经由动力传递机构3被传递到驱动轮2。与此同样地，驱动轮2的旋转力经由动力传递机构3被传递到电动机M1和另一方的驱动源D2。
电池P1例如是锂离子电池等直流电源。电池P1供给用于使电动机M1进行驱动的电力，并且蓄积该电力。
逆变器10将从电池P1供给的直流电力转换为例如三相的交流电力，并将该交流电力供给到电动机M1，来对电动机M1进行驱动控制。
另一方的驱动源D2是用于与电动机M1的转矩相独立地产生转矩的装置，与逆变器10以能够进行通信的方式连接。此外，另一方的驱动源D2也可以经由电动车辆301的ECU(Engine Control Unit)来与逆变器10连接。
另一方的驱动源D2例如是内燃机等发动机，经由动力传递机构3向驱动轮2传递转矩。另一方的驱动源D2例如在动力运行中的电动机M1中执行三相短路控制的情况下，接收来自逆变器10的指令来输出转矩。
此外，车辆驱动装置5D不限于上述结构。例如，也可以是，车辆驱动装置5D仅包括一方的驱动源D1，逆变器10、电池P1以及另一方的驱动源D2设置于车辆驱动装置5D之外。另外，电动车辆301不限于上述示出的连结构造。例如，电动车辆301也可以是不具备动力传递机构3而是将一方的驱动源D1与驱动轮2直接连接的构造，还可以是将另一方的驱动源D2与驱动轮2直接连接的构造。
下面，详细地说明对电动机M1进行驱动控制的逆变器10。
图36是例示车辆驱动装置5D的逆变器10、永磁电动机M1以及电池P1的电路图。
如图36所示，车辆驱动装置5D具备电动机M1、逆变器10以及电池P1。逆变器10具备三相桥电路40、驱动电路30以及控制电路20。此外，在图36中还图示了对施加于三相桥电路40的电压进行平滑化的平滑电容器C1。
三相桥电路40是以下电路：通过开关动作将从电池P1供给的直流电力变换为三相的交流电力，并将该交流电力供给到电动机M1，来对电动机M1进行驱动。在三相桥电路40中，用于控制开关动作的输入侧与驱动电路30连接，电力的输入侧与电池P1连接，输出侧与电动机M1连接。此外，在电动机M1进行再生时，再生电流从三相桥电路40的输出侧导入并朝向电力的输入侧流动，但是在此将电池P1所连接的一侧定义为输入侧，将电动机M1所连接的一侧定义为输出侧。
图37是例示车辆驱动装置5D的逆变器10所具备的三相桥电路40的电路图。此外，图37所示的电压Vp是电源电压，电压Vg是接地电压。
三相桥电路40具备位于图37的上侧的上侧臂组中设置的开关元件S1、S2、S3、以及位于图37的下侧的下侧臂组中设置的开关元件S4、S5、S6。例如，开关元件S1～S6由场效应晶体管(FET)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等构成。另外，也可以使用宽禁带半导体来构成开关元件S1～S6。
各开关元件S1、S2、S3分别连接于从电动机M1的3个端子引出的3个输出线与同电池P1的正极连接的电源线Lp之间。各开关元件S4、S5、S6分别连接于上述3个输出线与同电池P1的负极连接的接地线Lg之间。另外，各开关元件S1～S6上并联连接有续流二极管。续流二极管也可以是开关元件S1～S6中寄生的寄生二极管。
各开关元件S1～S6与驱动电路30连接，根据从驱动电路30输出的信号来进行驱动。基于各开关元件S1～S6的驱动，来以动力运行、再生或惰行等状态驱动电动机M1。
接着，参照图36来说明驱动电路30。
驱动电路30是以下电路：对三相桥电路40的开关元件S1～S6进行驱动，以执行三相PWM控制和三相短路控制。驱动电路30的输入侧与控制电路20连接，输出侧与三相桥电路40连接。
驱动电路30具备切换电路31、缓冲电路32、三相短路电路33以及或电路34。另外，驱动电路30具备检查用端子36和异常受理端子39。
异常受理端子39是受理用于对逆变器10的异常状态进行报告的异常信号s2的端子。该异常信号s2从后述的异常检测部29输出到驱动电路30。
检查用端子36是受理用于执行通过三相短路电路33进行的三相短路控制的有效性检查信号s1的端子。该有效性检查信号s1从控制电路20输出到驱动电路30。在下面，将以下动作称为有效性检查：试行通过三相短路电路33进行的三相短路控制，来确认三相短路电路33是否能够执行三相短路控制。通过进行有效性检查，能够诊断三相短路电路33有无故障。
被输入到检查用端子36和异常受理端子39的各个信号被输入到或电路34。或电路34在检查用端子36和异常受理端子39中的至少一方的端子受理了信号的情况下，向三相短路电路33输出信号。三相短路电路33基于从或电路34输出的信号来进行驱动。即，三相短路电路33基于异常检测和有效性检查各自的输入信号来进行驱动。
三相短路电路33是用于使电动机M1的三相分别短路的电路。具体地说，三相短路电路33是以下电路：基于从或电路34输出的信号，使三相桥电路40的上侧臂组的开关元件S1～S3以及下侧臂组的开关元件S4～S6中的一方的臂组的各开关元件短路，并使另一方的臂组的各开关元件开路。通过像这样使电动机M1的三相分别短路，能够使从电动机M1的绕组线圈间感应出的电压成为0。由此，例如在三相桥电路40中检测到过电压的情况下，能够使三相短路电路33工作来进行三相短路控制，从而降低施加于三相桥电路40的过电压。
切换电路31是以下电路：在基于从后述的驱动信号运算部23输出的驱动信号来驱动三相桥电路40与使用从三相短路电路33输出的信号来驱动三相桥电路40之间进行切换。此外，从驱动信号运算部23输出的驱动信号包括对三相桥电路40进行三相PWM控制的信号等各种信号。由切换电路31进行的切换例如通过硬件逻辑电路来实现。本实施方式的切换电路31在驱动电路30经由检查用端子36受理了有效性检查信号s1的情况下，将电动机M1中正在执行的开关控制切换为通过三相短路电路33进行的三相短路控制。
缓冲电路32是以下电路：将向三相桥电路40输出的输出信号放大，使得能够驱动各开关元件S1～S6。通过由缓冲电路32将输出信号放大，能够进行三相桥电路40的驱动。
接着，参照图36来说明控制电路20。
控制电路20由进行各种运算等的微处理器、以及存储用于使微处理器进行动作的程序或信息等的存储器24构成。
如图36所示，控制电路20具备电动机控制信号获取部21、电动机控制信号运算部22、驱动信号运算部23、有效性检查指示部26、故障判断部25以及三相短路控制信号中断部27。另外，控制电路20具备异常检测部29。
电动机控制信号获取部21获取通过用于探测在电动机M1中流通的电流的电流传感器CSu、CSv、CSw、以及用于检测电动机M1的磁极位置来探测旋转位置的旋转位置传感器RS等各种传感器探测到的信息。此外，电流传感器CSu、CSv、CSw是用于探测电动机M1的u相、v相、w相中的电流值的传感器。另外，电动机控制信号获取部21获取与电源线Lp中的电压Vp有关的信息。另外，电动机控制信号获取部21获取从控制电路20的外部、例如电动车辆301的ECU(Electronic Control Unit)输出的转矩指令等控制指令信息。
电动机控制信号运算部22基于由电动机控制信号获取部21获取到的上述信息，通过运算将转矩指令值换算为电流，并输出用于对电动机M1进行电流控制的控制信号。例如，电动机控制信号运算部22输出用于电动机M1的电流控制的控制信号，以使车辆驱动装置5D进行驱动时的电动机M1的转矩成为转矩指令信息所示的目标转矩(例如与电动车辆301的加速踏板的操作量相应的转矩)。
另外，电动机控制信号运算部22通过运算来对由电动机控制信号获取部21获取到的上述信息进行变换，输出用于进行有效性检查和故障判断的控制信号。例如，电动机控制信号运算部22将转矩指令等控制指令信息变换为上述的控制信号后输出到驱动信号运算部23和有效性检查指示部26。另外，电动机控制信号运算部22将在电动机M1中流通的电流、电动机M1的磁极的旋转位置、电源线Lp中的电压Vp等信息变换为控制信号后输出到驱动信号运算部23和故障判断部25。
有效性检查指示部26是将有效性检查信号s1输出到检查用端子36的电路。如前所述，有效性检查是指：试行通过三相短路电路33进行的三相短路控制，来确认三相短路电路33是否能够执行三相短路控制。有效性检查指示部26基于从电动机控制信号运算部22输出的上述控制信号，来判断是否能够在当前的时刻进行有效性检查。
例如，有效性检查指示部26在能够不使用一方的驱动源D1而是用另一方的驱动源D2对电动车辆301进行驱动的情况下，判断为能够进行有效性检查。可否执行有效性检查的判断是以定期性的时间间隔来执行的。此外，是否进行有效性检查的判断不限于由有效性检查指示部26来进行，只要是由控制电路20中包括的电路来进行即可，也可以由不同于有效性检查指示部26的电路来进行。
在此，参照图38和图39来说明在输出有效性检查信号s1之前由控制电路20执行的处理。该处理例如是为了能够在电动车辆301处于动力运行中的情况下进行与一方的驱动源D1连接的逆变器10的三相短路电路33的有效性检查而执行的。
图38是表示从车辆驱动装置5D的一方的驱动源D1和另一方的驱动源D2输出的转矩的图。图38的纵轴表示越去向正向侧(上侧)则驱动转矩越大。
车辆驱动装置5D被将从一方的驱动源D1输出的第一转矩T1与从另一方的驱动源D2输出的第二转矩T2进行合计而得到的合计转矩(T1+T2)所驱动。当驱动轮的转速超过规定的值时，第一转矩T1逐渐成为小的值。
在实施方式4中，控制电路20在一方的驱动源D1和另一方的驱动源D2这两方均处于动力运行中、且能够不使用一方的驱动源D1而是用另一方的驱动源D2对电动车辆301进行驱动的情况下，向检查用端子36输出有效性检查信号s1。由此，例如，能够仅通过另一方的驱动源D2驱动动力运行中的电动车辆301。其结果是，能够使一方的驱动源D1为既非动力运行也非再生的状态，能够对与一方的驱动源D1连接的逆变器10的三相短路电路33进行故障诊断。
图39是表示由车辆驱动装置5D输出的总转矩TA中的各转矩的比例的概念图。
在图39的(a)中，示出了将第一转矩T1、第二转矩T2以及三相短路转矩Tsh合并而成的总转矩TA。例如，第一转矩T1是一方的驱动源D1能够输出的最大转矩中的40％的转矩，第二转矩T2是另一方的驱动源D2能够输出的最大转矩中的40％的转矩。三相短路转矩Tsh是当执行三相短路控制时在电动机M1中产生的制动转矩。因此，另一方的驱动源D2在进行三相短路电路33的故障诊断时，除了需要第一转矩T1和第二转矩T2以外，还需要用于补偿三相短路转矩Tsh的追加转矩。追加转矩的大小与三相短路转矩Tsh的大小相同，三相短路转矩Tsh能够通过前述的(式12)来表达。
[数14]
Figure BDA0002301927670000721
在(式12)中，Pn是极对数，Ra是相电阻，ω是角速度(转速、旋转速度)，Id是d轴电流，Iq是q轴电流。Pn和Ra是电动机M1的固有值。能够基于旋转位置传感器RS的值来求出ω。ω通过乘以60/(2π·Pn)来变换为电动机M1的旋转速度(转速)。能够基于前述的(式1)和(式2)来求出Id和Iq。(式12)被保存在存储器24中，根据需要而被读出。
控制电路20在能够由另一方的驱动源D2输出总转矩TA的情况下，判断为能够通过另一方的驱动源D2驱动电动车辆301。具体地说，在如图39的(d)所示那样能够仅由另一方的驱动源D2输出图39的(a)所示的总转矩TA的情况下，判断为能够通过另一方的驱动源D2驱动电动车辆301。控制电路20在能够由另一方的驱动源D2输出总转矩TA的情况下，对另一方的驱动源D2给出指令以从另一方的驱动源D2输出总转矩TA，并且向检查用端子36输出有效性检查信号s1。由此，车辆驱动装置5D能够进行三相短路电路33的故障诊断。
另外，控制电路20在从另一方的驱动源D2输出总转矩TA时，对一方的驱动源D1和另一方的驱动源D2进行控制以避免产生急剧的变动。具体地说，控制电路20进行控制使得如以图39的(a)、(b)以及(c)的顺序所示那样合计转矩(T1+T2)中的第二转矩T2的比率相比于第一转矩T1的比率而言逐渐变大，在结束该控制之后输出有效性检查信号s1，并且进行控制使得如图39的(d)所示那样仅由另一方的驱动源D2输出总转矩TA。
这样，控制电路20在判断是否进行有效性检查而判断为应该进行有效性检查之后，输出有效性检查信号s1。另外，控制电路20在输出有效性检查信号s1的同时，将表示处于有效性检查中的忙信号输出到故障判断部25。
接着，参照图36来说明控制电路20的各结构。
故障判断部25是判断三相短路电路33有无故障的电路。故障判断部25获取与执行三相短路控制时在电动机M1的三相中流通的电流的变化、电流相位的变化、以及三相桥电路40中的直流电压的变化中的至少1个变化有关的信息。电流的变化能够基于由电流传感器CSu、CSv、CSw检测出的电流值来求出。电流相位的变化例如能够基于电动机M1的d轴电流和q轴电流来求出。d轴电流、q轴电流能够基于由电流传感器CSu、CSv、CSw检测出的电流值、以及由旋转位置传感器RS检测出的磁极的旋转位置来求出。直流电压的变化能够通过检测电源线Lp中的电压Vp来求出。
故障判断部25基于所获取到的上述信息来判断三相短路电路有无故障。例如，故障判断部25在电流偏离规定的范围的情况、电流相位偏离规定的范围的情况、以及直流电压偏离规定的范围的情况中的至少1个情况下，判断为三相短路电路33发生故障。另外，故障判断部25在判断为三相短路电路33发生故障的情况下，输出用于向外部告知该故障信息的告知信号。
异常检测部29是检测逆变器10中产生的过电压等异常的电路。在此，设为异常检测部29是对因电源线Lp的断线等引起的失灵、或者由于开关元件S1～S6、电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS等的故障而产生的过电压进行检测的电路，来进行说明。异常检测部29连接于作为电池P1的正极侧的三相桥电路40的电源线Lp。当异常检测部29检测到异常(在此为过电压)时，异常信号s2被输出到异常受理端子39。由此，三相短路电路33进行三相短路控制，因此能够抑制三相桥电路40的过电压。此外，此处例示的作为异常检测部29的异常的过电压例如能够因电池P1的正极侧配线的脱落、断线、或者设置于电池P1的未图示的主继电器的开路等而产生。另外，异常检测部29和驱动电路30(包括三相短路电路33)均由硬件构成，因此能够自动且迅速地进行异常检测部29检测到异常、三相短路电路33进行三相短路控制之前的紧急时的动作。另外，异常检测部29无需设置于控制电路20内，也可以设置于控制电路20之外。另外，异常检测部29并不限定于检测过电压的结构，也可以具备直接检测电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS等的输出异常(超过规定的输出电压范围等)那样的结构。
驱动信号运算部23基于从电动机控制信号运算部22输出的控制信号，运算对电动机M1进行驱动所需的驱动信号，并将该驱动信号输出到驱动电路30。驱动信号运算部23在车辆驱动装置5D进行通常驱动时输出用于进行三相PWM控制的驱动信号。
另外，驱动信号运算部23在逆变器10的异常被检测到的情况下、且由故障判断部25判断为三相短路电路33发生故障的情况下，输出用于通过存储器24中保存的程序来进行三相短路控制的驱动信号。
基于该程序的三相短路控制是由三相短路控制信号中断部27来执行的。具体地说，三相短路控制信号中断部27当从故障判断部25接收了三相短路电路33发生故障这样的故障信息时，在逆变器10的异常被检测到的情况下对驱动信号运算部23输出用于执行三相短路控制的中断信号。驱动信号运算部23通过接收到中断信号，来将三相PWM控制的驱动信号变更为三相短路控制的驱动信号后输出到驱动电路30。
这样，控制电路20将用于执行三相PWM控制和三相短路控制的驱动信号输出到驱动电路30。在驱动电路30中，选择从控制电路20输出的驱动信号和从三相短路电路33输出的信号中的任一信号来输出到三相桥电路40。三相桥电路40基于从驱动电路30输出的信号来对电动机M1进行驱动。
此外，在输出前述的有效性检查信号s1之前由控制电路20执行的处理的一部分也可以由驱动信号运算部23来进行。例如驱动信号运算部23也可以运算将第一转矩T1、第二转矩T2以及三相短路转矩Tsh合并而成的总转矩TA，将该总转矩TA变换为用于控制另一方的驱动源D2的驱动信号，并根据需要输出到另一方的驱动源D2。
实施方式4的车辆驱动装置5D具备：作为永磁电动机M1的一方的驱动源D1；与一方的驱动源D1不同的另一方的驱动源D2；以及对一方的驱动源D1进行驱动的逆变器10。逆变器10具备：具有多个开关元件S1～S6的三相桥电路40；与三相桥电路40连接的驱动电路30；与驱动电路30连接的控制电路20；以及检测逆变器10的异常的异常检测部29。驱动电路30具有：使永磁电动机M1的三相短路的三相短路电路33；受理从异常检测部29输出的异常信号s2的异常受理端子39；以及受理用于执行通过三相短路电路33进行的三相短路控制的有效性检查信号s1的检查用端子36。控制电路20在能够不使用一方的驱动源D1而是用另一方的驱动源D2对电动车辆301进行驱动的情况下，如图39中说明的那样进行控制使得从另一方的驱动源D2输出总转矩TA，并且向检查用端子36输出有效性检查信号s1。
这样，控制电路20在能够用另一方的驱动源D2对电动车辆301进行驱动的情况下输出有效性检查信号s1，由此驱动电路30能够使用检查用端子36来适当地受理有效性检查信号s1。由此车辆驱动装置5D能够适当地确认三相短路电路33是否能够执行三相短路控制。另外，通过在永磁电动机M1处于动力运行中时输出有效性检查信号s1，例如与仅在电动机M1既非动力运行也非再生时输出有效性检查信号s1的情况相比，能够增加用于确认是否能够执行三相短路控制的机会。由此，能够提供在逆变器10中尽早发现三相短路控制的潜在故障的、可靠性高的车辆驱动装置5D。
[4-2.车辆驱动装置的动作]
接着，参照图40～图42来说明车辆驱动装置5D的动作。
图40是例示车辆驱动装置5D的动作的流程图。图41是继图40的流程图之后、例示车辆驱动装置5D的动作的流程图。图42是继图41的流程图之后、例示车辆驱动装置5D的动作的流程图。
实施方式4的车辆驱动装置5D中的有效性检查能够在能够不使用一方的驱动源D1而是用另一方的驱动源D2对电动车辆301进行驱动时执行。下面，依序说明车辆驱动装置5D的动作。
首先，车辆驱动装置5D被启动，从而处于被驱动的状态。
在该状态下，控制电路20从外部读入转矩指令(步骤S301)。具体地说，电动机控制信号获取部21从电动车辆301的ECU读入转矩指令信息。
接着，控制电路20判断有无转矩指令(步骤S302)。在该步骤S302中判断为没有转矩指令的情况下，与车辆驱动装置5D既非动力运行也非再生的状态相符合，前进到实施方式4的变形例2所示的三相短路控制(图46的步骤S13以后)。另一方面，在步骤S302中判断为有转矩指令的情况下，与车辆驱动装置5D动力运行或再生的状态相符合，前进到步骤S310。
接着，控制电路20判断车辆驱动装置5D是否接收到动力运行指令(步骤S310)。具体地说，控制电路20例如基于转矩指令的正负，来判断是接收到再生指令(负)还是接收到动力运行指令(正)。
例如，控制电路20当判断为未接收到动力运行指令时(S310的“否”)，决定在当前的时刻不进行三相短路电路33的故障诊断，返回到步骤S301。另一方面，控制电路20当判断为接收到动力运行指令时，决定在当前的时刻进行三相短路电路33的故障诊断，前进到下一步骤。
在此，控制电路20运算三相短路时产生的三相短路转矩Tsh(步骤S311)。使用前述的(式12)来运算三相短路转矩Tsh。
此外，控制电路20未必要使用(式12)来运算三相短路转矩Tsh。例如控制电路20也可以将表示电动机M1的转速与三相短路转矩Tsh的关系的实测数据的统计表保存于存储器24，基于该统计表来求出与电动机M1的转速相应的三相短路转矩Tsh。
接着，控制电路20获取一方的驱动源D1的第一转矩T1和另一方的驱动源D2的第二转矩T2(步骤S312)。例如，基于从ECU输出的转矩指令信息来获取第一转矩T1，从ECU或另一方的驱动源D2获取第二转矩T2。
接着，控制电路20判断是否能够通过另一方的驱动源D2输出一方的驱动源D1的第一转矩T1、另一方的驱动源D2的第二转矩T2以及三相短路转矩Tsh的总转矩TA(步骤S312A)。在判断为不能够通过另一方的驱动源D2输出的情况下，不进行三相短路电路33的故障诊断而返回到步骤S301。另一方面，在判断为能够通过另一方的驱动源D2输出的情况下(S312A中为“是”)，即使执行三相短路控制，对电动车辆301的行驶造成的影响也小，因此前进到下一步骤。
接着，控制电路20对另一方的驱动源D2进行控制以从另一方的驱动源D2输出总转矩TA(步骤312B)。彼时，控制电路20也可以对一方的驱动源D1和另一方的驱动源D2进行控制，使得合计转矩(T1+T2)中的第二转矩T2的比率相比于第一转矩T1的比率而言逐渐变大。
接着，控制电路20停止逆变器10的反馈控制(步骤S313)。具体地说，驱动信号运算部23停止用于进行三相PWM控制的驱动信号的输出。步骤S312B示出的总转矩TA的输出也可以与步骤S313同时执行。
另外，控制电路20输出有效性检查信号s1(步骤S314)。具体地说，有效性检查指示部26将有效性检查信号s1输出到驱动电路30的检查用端子36。该有效性检查信号s1持续输出到在后述的步骤S318或S321中被停止为止。
接着，逆变器10执行使用三相短路电路33的三相短路控制(步骤S315)。接收到有效性检查信号s1的检查用端子36将该信号输出到或电路34，或电路34将接收到的信号输出到三相短路电路33。由此，三相短路电路33被试驱动。在此，通过切换电路31，切换电路31的输出信号被切换为从三相短路电路33输出的信号，而不是从驱动信号运算部23输出的驱动信号。然后，从三相短路电路33输出的信号经由缓冲电路32被输出到三相桥电路40。由此，在三相桥电路40中试行使用三相短路电路33进行的三相短路控制。
接着，控制电路20获取车辆驱动装置5D中的电流的变化、电流相位的变化、以及电压的变化(步骤316)。具体地说，电动机控制信号获取部21获取电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS、电源线Lp中的电压Vp等的信息。这些信息被电动机控制信号运算部22变换后作为控制信号输出到故障判断部25。
接着，控制电路20根据这些电流、电流相位以及电压的变化是否处于规定的范围内，来判断三相短路电路33有无故障(步骤S317)。具体地说，故障判断部25判断电流是否偏离规定的范围、电流相位是否偏离规定的范围、以及直流电压是否偏离规定的范围。
故障判断部25在判断为电流、电流相位以及电压的变化均处于规定的范围内的情况下(S317的“是”)，判断为三相短路电路33正常而没有发生故障。然后控制电路20停止从有效性检查指示部26输出的有效性检查信号s1的输出(步骤S318)。另外，在步骤S312B中从另一方的驱动源D2输出了总转矩TA的情况下，在该时刻使另一方的驱动源D2的输出恢复为第二转矩T2(步骤S318A)，重新开始用于驱动一方的驱动源D1的逆变器10的反馈控制(步骤S319)。然后控制电路20返回到步骤S301，重复进行有效性检查。这些有效性检查在电动机M1处于动力运行中时以规定的时间间隔来重复执行。
另一方面，在步骤S317中，控制电路20在电流、电流相位以及电压的变化中的至少1个偏离了规定的范围的情况下(S317的“否”)，判断为三相短路电路33发生故障。然后，控制电路20如图42所示那样执行三相短路电路33发生故障的情况下的动作。
如图42所示，控制电路20停止从有效性检查指示部26输出的有效性检查信号s1的输出。(步骤S321)。另外，在步骤S312B中从另一方的驱动源D2输出了总转矩TA的情况下，使另一方的驱动源D2的输出为第二转矩T2(步骤S321A)，重新开始用于驱动一方的驱动源D1的逆变器10的反馈控制(步骤S322)。
接着，控制电路20将表示三相短路电路33发生故障的故障警告输出到外部、例如电动车辆301的ECU(上级控制部)(步骤S323)。另外，故障判断部25也可以通过使用监视器来显示故障信息、或者使用扬声器来输出用于通知故障信息的声音，来向用户告知故障信息。
另外，控制电路20禁止向三相短路电路33输出三相短路控制信号(步骤S324)。具体地说，设为不从有效性检查指示部26输出有效性检查信号s1。另外，控制电路20设置三相短路控制的标志(步骤S325)。通过设置该标志，例如在异常检测部29检测到逆变器10的异常的情况下，不使用三相短路电路33、而是使用控制电路20内的存储器24中保存的程序来执行三相短路控制。由此，即使在修理三相短路电路33的故障之前的期间内产生逆变器10的异常，也能够执行三相短路控制。
此外，也可以是，控制电路20在判断为三相短路电路33发生故障的情况下，对逆变器10进行控制，使得在以后的车辆驱动装置5D的驱动中限制电动机M1的转速。
另外，也可以是，控制电路20在判断为三相短路电路33发生故障、且正在输出有效性检查信号s1的中途，将使用控制电路20内的存储器24中保存的程序来进行三相短路控制的控制信号输出到驱动电路30。由此，能够在输出有效性检查信号s1的中途抑制由于由发生了故障的三相短路电路33驱动三相桥电路40而产生的三相桥电路40的过电压。
另外，也可以是，控制电路20在正在输出有效性检查信号s1时作为一方的驱动源D1的电动机M1变为动力运行或再生的状态的情况下，停止有效性检查信号s1的输出。也可以是，控制电路20在停止了有效性检查信号s1的输出的情况下，使三相短路电路33有无故障的判断无效。
[4-3.实施方式4的变形例1]
接着，参照图43和图44来说明实施方式4的变形例1所涉及的车辆驱动装置5Da的结构。在该变形例1中，说明并非在实施方式4所示出的驱动源D2(发动机)中设置有多个永磁电动机M1、而是在车辆驱动装置5Da中设置有多个永磁电动机M1的例子。
图43是例示具备基于变形例1的车辆驱动装置5Da的电动车辆301A的图。电动车辆301A具备驱动轮2、动力传递机构3、2个永磁电动机M1、2个逆变器10以及电池P1。在这些结构中，车辆驱动装置5Da由2个永磁电动机M1、2个逆变器10以及电池P1构成。
图44是例示车辆驱动装置5Da的逆变器10、永磁电动机M1以及电池P1的电路图。
如图44所示，车辆驱动装置5Da具备2个电动机M1、2个逆变器10以及电池P1。各逆变器10具备三相桥电路40、驱动电路30以及控制电路20。
控制电路20具备电动机控制信号获取部21、电动机控制信号运算部22、驱动信号运算部23、有效性检查指示部26、故障判断部25以及三相短路控制信号中断部27。另外，控制电路20具备异常检测部29(省略图示)。各逆变器10的各控制电路20以能够进行通信的方式相互连接。此外，在图44中示出了2个控制电路20，但是不限于此，控制电路也可以由具有2个控制电路20的各功能的1个控制电路构成。
驱动电路30的输入侧与控制电路20连接，输出侧与三相桥电路40连接。各驱动电路30具备切换电路31、缓冲电路32、三相短路电路33以及或电路34。另外，各驱动电路30具备检查用端子36和异常受理端子39(省略图示)。
各三相桥电路40具备上侧臂组中设置的开关元件S1、S2、S3、以及下侧臂组中设置的开关元件S4、S5、S6。各开关元件S1～S6与各驱动电路30连接，根据从各驱动电路30输出的信号来进行驱动。基于各开关元件S1～S6的驱动，来以动力运行、再生或惰行等状态驱动电动机M1。
变形例1的车辆驱动装置5Da具备2个电动机M1、对作为2个电动机M1中的一方的电动机M1的一方的驱动源D1进行驱动的一方的逆变器10、以及对作为2个电动机M1中的另一方的电动机M1的另一方的驱动源D2进行驱动的另一方的逆变器10。
图45是表示从车辆驱动装置5Da的一方的驱动源D1和另一方的驱动源D2输出的转矩的图。如图45所示，该车辆驱动装置5Da被将从一方的驱动源D1输出的第一转矩T1与从另一方的驱动源D2输出的第二转矩T2进行合计而得到的合计转矩(T1+T2)所驱动。第一转矩T1和第二转矩T2分别在电动机M1的转速低的区域为固定，当电动机M1的转速超过规定的值时逐渐成为小的值。
控制电路20在能够不使用一方的驱动源D1而是用另一方的驱动源D2对电动车辆301A进行驱动的情况下，向一方的逆变器10中包括的一方的检查用端子36输出有效性检查信号s1，在能够不使用另一方的驱动源D2而是用一方的驱动源D1对电动车辆301A进行驱动的情况下，向另一方的逆变器10中包括的另一方的检查用端子36输出有效性检查信号s1。
这样，在能够不使用一方的驱动源D1而是用另一方的驱动源D2对电动车辆301A进行驱动的情况下输出有效性检查信号s1，由此能够减小在一方的驱动源D1的电动机M1中执行三相短路控制时对电动车辆301A的行驶造成的影响。另外，在能够不使用另一方的驱动源D2而是用一方的驱动源D1对电动车辆301A进行驱动的情况下输出有效性检查信号s1，由此能够减小在另一方的驱动源D2的电动机M1中执行三相短路控制时对电动车辆301A的行驶造成的影响。
另外，在车辆驱动装置5Da中，也可以是，一方的逆变器10中包括的驱动电路30在受理了有效性检查信号s1的情况下，将在一方的电动机M1中执行的开关控制切换为通过三相短路电路33进行的三相短路控制，另一方的逆变器10中包括的驱动电路30在受理了有效性检查信号s1的情况下，将在另一方的电动机M1中执行的开关控制切换为通过三相短路电路33进行的三相短路控制。
另外，也可以是，控制电路20在正在向一方的检查用端子36输出有效性检查信号s1时一方的电动机M1变为动力运行或再生的状态的情况下，停止该有效性检查信号s1的输出。另外，也可以是，控制电路20在正在向另一方的检查用端子36输出有效性检查信号s1时另一方的电动机M1变为动力运行或再生的状态的情况下，停止该有效性检查信号s1的输出。
另外，控制电路20也可以对一方的检查用端子36和另一方的检查用端子36交替地输出有效性检查信号s1。
[4-4.实施方式4的变形例2]
接着，参照图46和图47来说明实施方式4的变形例2的车辆驱动装置5D的动作。在该变形例2中，说明在永磁电动机既非动力运行也非再生的状态下检查三相短路电路有无故障的例子。此外，实施方式4的变形例2的车辆驱动装置5D的结构与实施方式4所示出的车辆驱动装置5D相同，因此省略说明。此外，该变形例2不限于车辆驱动装置5D，也能够应用于车辆驱动装置5Da。
图46是例示实施方式4的变形例2的车辆驱动装置5D的动作的流程图。图47是继图46的流程图之后、例示该变形例2的车辆驱动装置5D的动作的流程图。
首先，该变形例2的车辆驱动装置5D被启动，从而处于被驱动的状态。
在该状态下，控制电路20从外部读入转矩指令(步骤S301)。具体地说，电动机控制信号获取部21从电动车辆301的ECU读入转矩指令信息。
接着，控制电路20判断有无转矩指令(步骤S302)。在该步骤S302中判断为有转矩指令的情况下，如前所述，前进到步骤S210。另一方面，在判断为没有转矩指令的情况下，与车辆驱动装置5D既非动力运行也非再生的状态相符合，前进到下一步骤。
接着，控制电路20停止逆变器10的反馈控制(步骤S13)。具体地说，驱动信号运算部23停止用于进行三相PWM控制的驱动信号的输出。
另外，控制电路20输出有效性检查信号s1(步骤S14)。具体地说，有效性检查指示部26将有效性检查信号s1输出到驱动电路30的检查用端子36。该有效性检查信号s1持续输出到在后述的步骤S18或S21中被停止为止。
接着，逆变器10执行使用三相短路电路33的三相短路控制(步骤S15)。接收到有效性检查信号s1的检查用端子36将该信号输出到或电路34，或电路34将接收到的信号输出到三相短路电路33。由此，三相短路电路33被试驱动。在此，通过切换电路31，切换电路31的输出信号被切换为从三相短路电路33输出的信号，而不是从驱动信号运算部23输出的驱动信号。然后，从三相短路电路33输出的信号经由缓冲电路32被输出到三相桥电路40。由此，在三相桥电路40中试行使用三相短路电路33进行的三相短路控制。
接着，控制电路20获取车辆驱动装置5D中的电流的变化、电流相位的变化、以及电压的变化(步骤S16)。具体地说，电动机控制信号获取部21获取电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS、电源线Lp中的电压Vp等的信息。这些信息被电动机控制信号运算部22变换后作为控制信号输出到故障判断部25。
接着，控制电路20根据这些电流、电流相位以及电压的变化是否处于规定的范围内，来判断三相短路电路33有无故障(步骤S17)。具体地说，故障判断部25判断电流是否偏离规定的范围、电流相位是否偏离规定的范围、以及直流电压是否偏离规定的范围。
故障判断部25在判断为电流、电流相位以及电压的变化均处于规定的范围内的情况下(S17的“是”)，判断为三相短路电路33正常而没有发生故障。然后控制电路20停止从有效性检查指示部26输出的有效性检查信号s1的输出(步骤S18)，重新开始逆变器10的反馈控制(步骤S19)。然后控制电路20返回到步骤S301，重复进行有效性检查。这些有效性检查是以规定的时间间隔来重复执行的。
另一方面，控制电路20在电流、电流相位以及电压的变化中的至少1个偏离了规定的范围的情况下(S17的“否”)，判断为三相短路电路33发生故障。然后，控制电路20如图47所示那样执行三相短路电路33发生故障的情况下的动作。
如图47所示，控制电路20停止从有效性检查指示部26输出的有效性检查信号s1的输出(步骤S21)，重新开始逆变器10的反馈控制(步骤S22)。
接着，控制电路20将表示三相短路电路33发生故障的故障警告输出到外部、例如电动车辆301的ECU(上级控制部)(步骤S23)。另外，故障判断部25也可以通过使用监视器来显示故障信息、或者使用扬声器来输出用于通知故障信息的声音，来向用户告知故障信息。
另外，控制电路20禁止向三相短路电路33输出三相短路控制信号(步骤S24)。具体地说，设为不从有效性检查指示部26输出有效性检查信号s1。另外，控制电路20设置三相短路控制的标志(步骤S25)。通过设置该标志，例如在异常检测部29检测到逆变器10的异常的情况下，不使用三相短路电路33、而是使用控制电路20内的存储器24中保存的程序来执行三相短路控制。由此，即使在修理三相短路电路33的故障之前的期间内产生逆变器10的异常，也能够执行三相短路控制。
此外，也可以是，控制电路20在判断为三相短路电路33发生故障的情况下，对逆变器10进行控制，使得在以后的车辆驱动装置5D的驱动中限制电动机M1的转速。
另外，也可以是，控制电路20在判断为三相短路电路33发生故障、且正在输出有效性检查信号s1的中途，将使用控制电路20内的存储器24中保存的程序来进行三相短路控制的控制信号输出到驱动电路30。由此，能够在输出有效性检查信号s1的中途抑制由于由发生了故障的三相短路电路33驱动三相桥电路40而产生的三相桥电路40的过电压。
另外，也可以是，控制电路20在正在输出有效性检查信号s1时电动机M1变为动力运行或再生的状态的情况下，停止有效性检查信号s1的输出。也可以是，控制电路20在停止了有效性检查信号s1的输出的情况下，使三相短路电路33有无故障的判断无效。
[4-5.实施方式4的变形例3]
接着，参照图48和图49来说明基于实施方式4的变形例3的车辆驱动装置5D。在该变形例3中，说明以下例子：在电动机M1的转速处于规定的阈值的范围内的情况下进行有效性检查。
图48是例示基于实施方式4的变形例3的车辆驱动装置5D的动作的流程图。图49是表示基于该变形例3的车辆驱动装置5D的永磁电动机被三相短路时所产生的转矩的图。此外，图49的纵轴表示越去向正向侧(上侧)则制动转矩越大。
在实施方式4的变形例3的车辆驱动装置5D的动作方法中，在判断有无转矩指令的步骤S302与停止逆变器10的反馈控制的步骤S13之间，具有进行与电动机M1的转速有关的判断来决定是否进行有效性检查的步骤。
具体地说，如图48所示，在步骤S302中判断为没有转矩指令之后读入电动机M1的转速(步骤S12A)。能够基于旋转位置传感器RS的探测结果来求出电动机M1的转速。
接着，判断电动机M1的转速是否处于规定的阈值的范围内(步骤S12B)。具体地说，设定作为电动机M1的转速的阈值的第一阈值r1和比第一阈值r1大的第二阈值r2，判断电动机M1的转速是否为第一阈值r1以上且第二阈值r2以下。控制电路20在转速为第一阈值r1以上且第二阈值r2以下的情况下(S12B的“是”)，前进到进行有效性检查的各步骤。另一方面，在转速不为第一阈值r1以上且第二阈值r2以下的情况下(S12B的“否”)，返回到步骤S301。
像这样基于电动机M1的转速来决定是否执行有效性检查是出于以下所示的理由。如图49所示，当在电动机M1的转速比第一阈值r1小时进行有效性检查时，有时突然产生大的制动转矩。因此，在该变形例3中，设为在电动机M1的转速为第一阈值r1以上的情况下执行有效性检查。另外，当在电动机M1的转速比第二阈值r2大、也就是说估计为是比较急剧的运转时的时候进行有效性检查时，有时无法应对向电动机M1的转矩指令突然大幅变化的情况。因此，在该变形例3中，设为在电动机M1的转速为第二阈值r2以下的情况下执行有效性检查。
这样，在实施方式4的变形例3的车辆驱动装置5D中，根据电动机M1的转速来决定可否执行有效性检查。由此，能够抑制车辆驱动装置5D进行驱动时的急剧的变动。此外，该变形例3不限于车辆驱动装置5D，也能够应用于车辆驱动装置5Da。
以上的实施方式4本质上是优选的例示，并无意限制本发明、其应用物、或者其用途的范围。
例如，也可以是，所述控制电路对所述一方的驱动源和所述另一方的驱动源进行控制以使将所述第一转矩与所述第二转矩进行合计而得到的合计转矩中的所述第二转矩的比率相比于所述第一转矩的比率而言变大之后，输出所述有效性检查信号。
据此，能够抑制在将总转矩置换为从另一方的驱动源输出的转矩时产生急剧的变动的情况。
另外，也可以是，一方的所述逆变器中包括的所述驱动电路在受理了所述有效性检查信号的情况下，将在所述一方的永磁电动机中执行的开关控制切换为通过所述三相短路电路进行的所述三相短路控制，另一方的所述逆变器中包括的所述驱动电路在受理了所述有效性检查信号的情况下，将在所述另一方的永磁电动机中执行的开关控制切换为通过所述三相短路电路进行的所述三相短路控制。
这样，各驱动电路将各永磁电动机的控制切换为通过各三相短路电路进行的三相短路控制，由此车辆驱动装置能够确认各三相短路电路是否能够执行三相短路控制。由此，能够在各逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。
另外，也可以是，所述控制电路对一方的所述检查用端子和另一方的所述检查用端子交替地输出所述有效性检查信号。
据此，车辆驱动装置能够交替地确认各三相短路电路是否能够执行三相短路控制。由此，能够在各逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。
(实施方式5)
参照图50～图60来说明实施方式5的车辆驱动装置。
在以下的实施方式5中，说明在车辆未处于行驶中、而是处于停车中时检查三相短路电路有无故障的例子。另外，在以下的实施方式5中，通过[5-1.车辆驱动装置的结构]来说明车辆驱动装置的整体结构，通过[5-2.用于进行故障诊断的结构及效果等]来说明用于在停车中的车辆中进行三相短路电路的故障诊断的结构。
[5-1.车辆驱动装置的结构]
首先，参照图50～图52来说明基于实施方式5的车辆驱动装置5E的结构。
图50是例示具备基于实施方式5的车辆驱动装置5E的电动车辆401的图。电动车辆401具备驱动轮2、动力传递机构3、永磁电动机M1、逆变器10以及电池P1。在这些结构中，车辆驱动装置5E由永磁电动机M1、逆变器10以及电池P1构成。下面，有时将永磁电动机M1称为电动机M1。
电动机M1是对电动车辆401的驱动轮2进行驱动的三相交流式的电动机，例如，能够使用内置式永磁同步电动机或表面式永磁同步电动机等电动机。
动力传递机构3例如由差动齿轮和驱动轴构成，在电动机M1与驱动轮2之间传递动力。电动机M1的旋转力经由动力传递机构3被传递到驱动轮2。与此同样地，驱动轮2的旋转力经由动力传递机构3被传递到电动机M1。此外，电动车辆401也可以不具备动力传递机构3，也可以是电动机M1与驱动轮2直连的构造。
电池P1例如是锂离子电池等直流电源。电池P1供给用于使电动机M1进行驱动的电力，并且蓄积该电力。
逆变器10将从电池P1供给的直流电力变换为例如三相的交流电力，并将该交流电力供给到电动机M1。这样，车辆驱动装置5E构成为使用电池P1的电力来对三相交流式的电动机M1进行驱动。
图51是例示车辆驱动装置5E的逆变器10、永磁电动机M1以及电池P1的电路图。
如图51所示，车辆驱动装置5E具备电动机M1、逆变器10以及电池P1。逆变器10具备三相桥电路40、驱动电路30以及控制电路20。此外，在图51中还图示了对施加于三相桥电路40的电压进行平滑化的平滑电容器C1。
三相桥电路40是以下电路：通过开关动作将从电池P1供给的直流电力变换为三相的交流电力，并将该交流电力供给到电动机M1，来对电动机M1进行驱动。在三相桥电路40中，用于控制开关动作的输入侧与驱动电路30连接，电力的输入侧与电池P1连接，输出侧与电动机M1连接。此外，在电动机M1进行再生时，再生电流从三相桥电路40的输出侧导入并朝向电力的输入侧流动，但是在此将电池P1所连接的一侧定义为输入侧，将电动机M1所连接的一侧定义为输出侧。
图52是例示车辆驱动装置5E的逆变器10所具备的三相桥电路40的电路图。此外，图52所示的电压Vp是电源电压，电压Vg是接地电压。
三相桥电路40具备位于图52的上侧的上侧臂组中设置的开关元件S1、S2、S3、以及位于图52的下侧的下侧臂组中设置的开关元件S4、S5、S6。例如，开关元件S1～S6由场效应晶体管(FET)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等构成。另外，也可以使用宽禁带半导体来构成开关元件S1～S6。
各开关元件S1、S2、S3分别连接于从电动机M1的3个端子引出的3个输出线与同电池P1的正极连接的电源线Lp之间。各开关元件S4、S5、S6分别连接于上述3个输出线与同电池P1的负极连接的接地线Lg之间。另外，各开关元件S1～S6上并联连接有续流二极管。续流二极管也可以是开关元件S1～S6中寄生的寄生二极管。
各开关元件S1～S6与驱动电路30连接，根据从驱动电路30输出的信号来进行驱动。基于各开关元件S1～S6的驱动，来以动力运行、再生或惰行等状态驱动电动机M1。
接着，参照图51来说明驱动电路30。
驱动电路30是以下电路：对三相桥电路40的开关元件S1～S6进行驱动，以执行三相PWM控制和三相短路控制。驱动电路30的输入侧与控制电路20连接，输出侧与三相桥电路40连接。
驱动电路30具备切换电路31、缓冲电路32、三相短路电路33以及或电路34。另外，驱动电路30具备检查用端子36和异常受理端子39。
异常受理端子39是受理用于对逆变器10的异常状态进行报告的异常信号s2的端子。该异常信号s2从后述的异常检测部29输出到驱动电路30。
检查用端子36是受理用于执行通过三相短路电路33进行的三相短路控制的有效性检查信号s1的端子。该有效性检查信号s1从控制电路20输出到驱动电路30。在下面，将以下动作称为有效性检查：试行通过三相短路电路33进行的三相短路控制，来确认三相短路电路33是否能够执行三相短路控制。通过进行有效性检查，能够诊断三相短路电路33有无故障。
被输入到检查用端子36和异常受理端子39的各个信号被输入到或电路34。或电路34在检查用端子36和异常受理端子39中的至少一方的端子受理了信号的情况下，向三相短路电路33输出信号。三相短路电路33基于从或电路34输出的信号来进行驱动。即，三相短路电路33基于异常检测和有效性检查各自的输入信号来进行驱动。
三相短路电路33是用于使电动机M1的三相分别短路的电路。具体地说，三相短路电路33是以下电路：基于从或电路34输出的信号，使三相桥电路40的上侧臂组的开关元件S1～S3以及下侧臂组的开关元件S4～S6中的一方的臂组的各开关元件短路，并使另一方的臂组的各开关元件开路。通过像这样使电动机M1的三相分别短路，能够使从电动机M1的绕组线圈间感应出的电压成为0。由此，例如在三相桥电路40中检测到过电压的情况下，能够使三相短路电路33工作来进行三相短路控制，从而降低施加于三相桥电路40的过电压。
切换电路31是以下电路：在基于从后述的驱动信号运算部23输出的驱动信号来驱动三相桥电路40与使用从三相短路电路33输出的信号来驱动三相桥电路40之间进行切换。此外，从驱动信号运算部23输出的驱动信号包括对三相桥电路40进行三相PWM控制的信号等各种信号。由切换电路31进行的切换例如通过硬件逻辑电路来实现。本实施方式的切换电路31在驱动电路30经由检查用端子36受理了有效性检查信号s1的情况下，将电动机M1中正在执行的开关控制等切换为通过三相短路电路33进行的三相短路控制。
缓冲电路32是以下电路：将向三相桥电路40输出的输出信号放大，使得能够驱动各开关元件S1～S6。通过由缓冲电路32将输出信号放大，能够进行三相桥电路40的驱动。
接着，参照图51来说明控制电路20。
控制电路20由进行各种运算等的微处理器、以及存储用于使微处理器进行动作的程序或信息等的存储器24构成。
如图51所示，控制电路20具备电动机控制信号获取部21、电动机控制信号运算部22、驱动信号运算部23、有效性检查指示部26、故障判断部25以及三相短路控制信号中断部27。另外，控制电路20具备异常检测部29。
电动机控制信号获取部21获取通过用于探测在电动机M1中流通的电流的电流传感器CSu、CSv、CSw、以及用于检测电动机M1的磁极位置来探测旋转位置的旋转位置传感器RS等各种传感器探测到的信息。此外，电流传感器CSu、CSv、CSw是用于探测电动机M1的u相、v相、w相中的电流值的传感器。另外，电动机控制信号获取部21获取与电源线Lp中的电压Vp有关的信息。另外，电动机控制信号获取部21获取从控制电路20的外部、例如电动车辆401的ECU(Electronic Control Unit)输出的转矩指令等控制指令信息。
电动机控制信号运算部22基于由电动机控制信号获取部21获取到的上述信息，通过运算将转矩指令值换算为电流，并输出用于对电动机M1进行电流控制的控制信号。例如，电动机控制信号运算部22输出用于电动机M1的电流控制的控制信号，以使车辆驱动装置5E的驱动时的电动机M1的转矩成为转矩指令信息所示的目标转矩(例如与电动车辆401的加速踏板或制动踏板的操作量相应的转矩)。
另外，电动机控制信号运算部22通过运算来对由电动机控制信号获取部21获取到的上述信息进行变换，输出用于进行有效性检查和故障判断的控制信号。例如，电动机控制信号运算部22将转矩指令等控制指令信息变换为上述的控制信号后输出到驱动信号运算部23和有效性检查指示部26。另外，电动机控制信号运算部22将在电动机M1中流通的电流、电动机M1的磁极的旋转位置、电源线Lp中的电压Vp等信息变换为控制信号后输出到驱动信号运算部23和故障判断部25。
有效性检查指示部26是将有效性检查信号s1输出到检查用端子36的电路。如前所述，有效性检查是指：试行通过三相短路电路33进行的三相短路控制，来确认三相短路电路33是否能够执行三相短路控制。有效性检查指示部26基于从电动机控制信号运算部22输出的上述控制信号，来判断是否即使在当前的时刻进行有效性检查也不会对电动车辆401的行驶状态或停车状态造成影响。
例如，有效性检查指示部26在电动车辆401处于停车中且电动机M1处于非动力运行的状态时(等待信号等)判断为进行有效性检查，输出有效性检查信号s1。彼时，有效性检查指示部26在输出有效性检查信号s1的同时，将表示处于有效性检查中的忙信号输出到故障判断部25。此外，是否进行有效性检查的判断不限于由有效性检查指示部26来进行，只要是由控制电路20中包括的电路来进行即可，也可以由不同于有效性检查指示部26的电路来进行。
故障判断部25是判断三相短路电路33有无故障的电路。故障判断部25获取与执行三相短路控制后的、电动机M1的三相中流通的电流的变化有关的信息。电流的变化能够基于由电流传感器CSu、CSv、CSw检测出的电流值来求出。
故障判断部25基于所获取到的上述信息来判断三相短路电路有无故障。例如，故障判断部25在执行三相短路控制后的上述电流的变化偏离规定的范围的情况下，判断为三相短路电路33发生故障。另外，故障判断部25在判断为三相短路电路33发生故障的情况下，输出用于向外部告知该故障信息的告知信号。
异常检测部29是检测逆变器10中产生的过电压等异常的电路。在此，设为异常检测部29是对因电源线Lp的断线等引起的失灵、或者由于开关元件S1～S6、电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS等的故障而产生的过电压进行检测的电路，来进行说明。异常检测部29连接于作为电池P1的正极侧的三相桥电路40的电源线Lp。当异常检测部29检测到异常(在此为过电压)时，异常信号s2被输出到异常受理端子39。由此，三相短路电路33进行三相短路控制，因此能够抑制三相桥电路40的过电压。此外，此处例示的作为异常检测部29的异常的过电压例如能够因电池P1的正极侧配线的脱落、断线、或者设置于电池P1的未图示的主继电器的开路等而产生。另外，异常检测部29和驱动电路30(包括三相短路电路33)均由硬件构成，因此能够自动且迅速地进行异常检测部29检测到异常、三相短路电路33进行三相短路控制之前的紧急时的动作。另外，异常检测部29无需设置于控制电路20内，也可以设置于控制电路20之外。另外，异常检测部29并不限定于检测过电压的结构，也可以具备直接检测电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS等的输出异常(超过规定的输出电压范围等)那样的结构。
驱动信号运算部23基于从电动机控制信号运算部22输出的控制信号，运算对电动机M1进行驱动所需的驱动信号，并将该驱动信号输出到驱动电路30。驱动信号运算部23在车辆驱动装置5E进行通常驱动时，输出用于进行三相PWM控制的驱动信号。另外，驱动信号运算部23在有效性检查信号s1被输出之前、即三相短路控制被执行之前，将用于对电动机M1进行电流控制的信号输出到驱动电路30。关于电流控制在后面叙述。
另外，驱动信号运算部23在逆变器10的异常被检测到的情况下、且由后述的故障判断部25判断为三相短路电路33发生故障的情况下，输出用于通过存储器24中保存的程序来进行三相短路控制的驱动信号。
基于该程序的三相短路控制是由三相短路控制信号中断部27来执行的。具体地说，三相短路控制信号中断部27当从故障判断部25接收了三相短路电路33发生故障这样的故障信息时，在逆变器10的异常被检测到的情况下对驱动信号运算部23输出用于执行三相短路控制的中断信号。驱动信号运算部23通过接收到中断信号，来将三相PWM控制的驱动信号变更为三相短路控制的驱动信号后输出到驱动电路30。
这样，控制电路20将用于执行三相PWM控制和三相短路控制的驱动信号输出到驱动电路30。在驱动电路30中，选择从控制电路20输出的驱动信号和从三相短路电路33输出的信号中的任一信号来输出到三相桥电路40。三相桥电路40基于从驱动电路30输出的信号来对电动机M1进行驱动。
[5-2.用于进行故障诊断的结构及效果等]
接着，参照图53～图55来说明用于在停车中的电动车辆401中进行三相短路电路33的故障诊断的结构。此外，在此，首先叙述用于进行三相短路电路33的故障诊断的仿真。
图53是用于对三相短路电路33的故障诊断进行仿真的电路图。在图53的(a)中示出了对电动机M1进行电流控制的状态，在图53的(b)中示出了对电动机M1进行三相短路控制的状态。
图53所示的电路是用于对图52所示的实际的结构进行仿真的等效电路，由三相桥电路40A、电池P1以及电动机M1构成。三相桥电路40A由上侧臂组中设置的开关元件Q1、Q5、Q3、以及下侧臂组中设置的开关元件Q2、Q4、Q6构成。各开关元件Q1、Q5、Q3分别连接于从构成电动机M1的线圈L1、L2、L3分别引出的3个输出线与同电池P1的正极连接的电源线Lp之间。各开关元件Q2、Q4、Q6分别连接于上述3个输出线与同电池P1的负极连接的接地线Lg之间。另外，各开关元件Q1～Q6上并联连接有续流二极管。
设为三相桥电路40A与图52的控制电路20对应，并设为通过仿真控制装置(未图示)的控制指令来驱动三相桥电路40A。图53所示的电路中不包括三相短路电路，但是能够通过基于仿真控制装置的控制指令对各开关元件Q1～Q6进行驱动来模拟地制作出三相短路电路不存在异常的状态或存在异常的状态。
该故障诊断的仿真以图53的(a)、(b)所示的顺序来执行。
首先，为了执行图53的(a)所示的电流控制，仿真控制装置针对开关元件Q1～Q6，求出各个开关元件Q1～Q6的接通(ON)期间、断开(OFF)期间的时间比率来进行PWM控制，使得在线圈L2中电流i2沿箭头的方向流通，在线圈L1中电流i1沿箭头的方向流通，在线圈L3中电流i3沿箭头的方向流通。由此，在各线圈L1～L3中蓄积磁能。此外，定义为：从三相桥电路40A向电动机M1流通的电流i2是正电流，从电动机M1向三相桥电路40A流通的电流i1和i3是负电流。通过该电流控制，在各线圈L1～L3中流通的各电流i1～i3例如被控制成绝对值为70A以上且200A以下。
另外，在该电流控制中，为了维持电动车辆401停车的状态，使不至于使电动车辆401起步的电流在电动机M1的各线圈L1～L3中流通。具体地说，以使d轴电流(无助于产生转矩的电流)流通且使q轴电流(有助于产生转矩的电流)不流通的方式对电动机M1进行电流控制。换言之，在电动机M1中，以抵消与磁体的磁极位置相应地产生的磁场的方式在各线圈L1～L3中流通电流。
接着，为了执行图53的(b)所示的三相短路控制，仿真控制装置以使开关元件Q1、Q5、Q3接通、使开关元件Q2、Q4、Q6断开的方式进行控制。通过该三相短路控制，线圈L1～L3中蓄积的磁能被逐渐放出，各电流i1～i3以规定的时间微分值(或时间常数)发生变化并收敛于0A。例如，在开关元件Q1～Q6的动作存在异常的情况下，各电流i1～i3呈现与基于规定的时间微分值的变化不同的变化。此外，本实施方式中的电流值和时间微分值是以绝对值表现的值。
图54是表示三相短路控制时的开关元件Q1～Q6的动作不存在异常的情况下的开关元件Q2、Q4、Q6的电压、以及在电动机M1的各相中流通的电流的图。在图54的(a)中示出开关元件Q2、Q4、Q6的漏极源极间的电压经时特性图，在图54的(b)中示出电动机M1的各相的电流经时特性图。图55是表示三相短路控制时的开关元件Q1～Q6的动作存在异常的情况下在电动机M1中流通的电流的图。图54和图55均为仿真结果，示出了在时间0μs(微秒)～500μs之间进行电流控制、在时间500μs切换为三相短路控制的情形。
首先，在图54的(a)中示出如图53的(a)所示那样对开关元件Q1～Q6进行PWM控制时的开关元件Q2、Q4、Q6的电压经时特性图。在500μs之前对开关元件Q2、Q4、Q6进行PWM控制，以在各线圈L1～L3中蓄积磁能。此外，对开关元件Q1、Q5、Q3分别进行与开关元件Q2、Q4、Q6反转的PWM控制，因此省略图示。通过基于这种PWM控制的电流控制，如图54的(b)和图55所示，在500μs之前各电流i2、i1、i3的绝对值分别逐渐增加，在各线圈L1～L3中蓄积磁能。
接着，当在时间500μs切换为三相短路控制时，开关元件Q2、Q4、Q6变为断开，因此如图54的(a)所示，出现各开关元件Q2、Q4、Q6的漏极源极间电压Q2Vds、Q4Vds以及Q6Vds。另一方面，开关元件Q1、Q5、Q3变为接通，因此，虽未图示，但是各开关元件Q1、Q5、Q3的漏极源极间电压Q1Vds、Q5Vds以及Q3Vds均成为0V。此时，如图54的(b)所示，在开关元件Q1～Q6的动作不存在异常的例子中，在500μs以后各电流i2、i1、i3以各自的时间微分值向0A靠近。例如，各电流i1～i3的时间微分值比0.05A/μs小，各电流i1～i3从500μs至1000μs以平缓的斜率向0A靠近。另外，各电流i1～i3的从三相短路控制开始起再经过500μs时(时间1000μs)的值变得比60A大。
另一方面，在图55的(a)中示出了三相短路控制时开关元件Q3不接通的例子，在图55的(b)中示出了三相短路控制时开关元件Q3和Q1不接通的例子，在图55的(c)中示出了三相短路控制时开关元件Q3、Q1以及Q5不接通的例子。
在如图55的(a)所示那样开关元件Q3不接通的例子中，与开关元件Q1～Q6的动作不存在异常的情况相比，电流i1的时间微分值更大，更快地向0A靠近。能够想到这是由于，三相短路控制时的电流i1流过与开关元件Q3并联连接的续流二极管，产生因续流二极管引起的损耗。
在如图55的(b)所示那样开关元件Q3和Q1不接通的例子中，与开关元件Q1～Q6的动作不存在异常的情况相比，电流i1、i3的时间微分值更大，更快地向0A靠近。
在如图55的(c)所示那样开关元件Q3、Q1以及Q5不接通的例子中，与图55的(b)相比，电流i1、i3、i2的时间微分值更大，更快地向0A靠近。
如果基于这些仿真结果，则能够得到如下见解：通过对各线圈L1～L3中流通的各电流i1～i3的变化进行监视，能够确认开关元件Q1～Q6的动作有无异常，能够进行三相短路电路的故障诊断。因此，在实施方式5的车辆驱动装置5E中也是，通过如上述所示那样在对电动机M1进行了电流控制之后输出有效性检查信号s1，能够在使电动车辆401停车的状态下判断三相短路电路33有无故障。
在进行该判断时，车辆驱动装置5E的故障判断部25也可以获取与执行三相短路控制后的、电动机M1的三相中流通的电流i1～i3的变化有关的信息，并基于该信息来判断三相短路电路33有无故障。
另外，也可以是，故障判断部25在执行三相短路控制后经过规定期间之后的各线圈L1～L3的电流i1～i3的值比规定值靠近0的情况下，判断为三相短路电路33发生故障。此外，上述所示的规定期间是根据所容许的监视时间来设定的，例如能够从200μs以上且1000μs以下的范围中适当选择。另外，上述所示的规定值是根据各线圈L1～L3的电感和电阻以及进行电流控制时的电流值来设定的，例如能够从20A以上且70A以下的范围中适当选择。
另外，也可以是，故障判断部25在执行三相短路控制后的电流i1～i3的时间微分值比规定值大的情况下，判断为三相短路电路33发生故障。此外，上述所示的规定值是根据各线圈L1～L3的电感和电阻来设定的，例如能够从0.02A/μs以上且0.07A/μs以下的范围中适当选择。
此外，在图53的电路中，通过仿真控制装置的控制指令来执行电流控制和三相短路控制，但是在实际的车辆驱动装置5E中，基于从驱动信号运算部23输出的信号来执行电流控制，基于从三相短路电路33输出的信号来执行三相短路控制。
实施方式5的车辆驱动装置5E具备对电动机M1进行驱动的逆变器10。逆变器10具备：具有多个开关元件S1～S6的三相桥电路40；与三相桥电路40连接的驱动电路30；与驱动电路30连接的控制电路20；以及检测逆变器10的异常的异常检测部29。驱动电路30具有：使电动机M1的三相短路的三相短路电路33；受理从异常检测部29输出的异常信号s2的异常受理端子39；以及受理用于执行通过三相短路电路33进行的三相短路控制的有效性检查信号s1的检查用端子36。控制电路20在电动车辆401处于停车中时使用三相桥电路40进行电流控制以使不至于使电动车辆401起步的电流在电动机M1中流通之后，向检查用端子36输出有效性检查信号s1。
根据该结构，驱动电路30能够使用检查用端子36来适当地受理有效性检查信号s1。通过该有效性检查信号s1，车辆驱动装置5E能够适当地确认三相短路电路33是否能够执行三相短路控制。由此，能够提供在逆变器10中尽早发现三相短路控制的潜在故障的、可靠性高的车辆驱动装置5E。
另外，通过使用三相桥电路40进行电流控制以使不至于使电动车辆401起步的电流在电动机M1中流通，能够一边维持电动车辆401的停车状态一边进行三相短路电路33的故障诊断。另外，通过在电动车辆401处于停车中时输出有效性检查信号s1，例如与仅在电动车辆401处于行驶中且满足规定条件时输出有效性检查信号s1的情况相比，能够增加用于确认是否能够执行三相短路控制的机会。
[5-3.车辆驱动装置的动作]
接着，参照图56和图57来说明车辆驱动装置5E的动作。
图56是例示车辆驱动装置5E的动作的流程图。图57是继图56的流程图之后、例示车辆驱动装置5E的动作的流程图。
首先，车辆驱动装置5E处于被启动的状态。
在该状态下，控制电路20从外部读入转矩指令和车速(步骤S411)。具体地说，电动机控制信号获取部21读入从电动车辆401的ECU输出的转矩指令信息和车速信息。转矩指令信息被电动机控制信号运算部22变换后、作为控制信号来例如输出到有效性检查指示部26和驱动信号运算部23。此外，车速信息不限定于基于来自电动车辆401的ECU的输出，也可以基于旋转位置传感器RS的输出。
接着，控制电路20基于所读入的转矩指令和车速，判断电动车辆401是否处于停车中(步骤S412)。具体地说，在转矩指令为0、且车速为0时判断为电动车辆401处于停车中。在此，基于转矩指令和车速这两方来判断处于停车中的理由如下。
在电动车辆401惰行时(对加速器和制动器均未进行操作地行驶的状态)，转矩指令为0，但是车速不为0，因此不是停车中。另一方面，在电动车辆401试图进行上坡起步时，存在转矩指令不为0(正在进行动力运行)但是车速为0的期间。此时，电动机M1被控制为试图进行动力运行，因此无法进行如图53所说明的那样的开关元件Q1～Q6的控制。因而，在转矩指令和车速这两方为0的情况下，能够判断为电动车辆401处于停车中。
然后控制电路20当判断为电动车辆401不处于停车中而是正在行驶时(S412的“否”)，决定在当前的时刻不进行三相短路电路33的故障诊断，返回到步骤S411。另一方面，控制电路20当判断为电动车辆401处于停车中时(S412的“是”)，决定在当前的时刻进行三相短路电路33的故障诊断，前进到下一步骤。
接着，控制电路20对电动机M1进行电流控制(步骤S413)。具体地说，如图53的(a)中说明的那样，经由驱动电路30对三相桥电路40进行反馈控制，以使不至于使电动车辆401起步的电流在电动机M1的各线圈L1～L3中流通。
在进行了上述电流控制之后，控制电路20停止逆变器10的反馈控制，输出有效性检查信号s1的(步骤S414)。具体地说，有效性检查指示部26将有效性检查信号s1输出到驱动电路30的检查用端子36。该有效性检查信号s1持续输出到在后述的步骤S418或S421中被停止为止。此外，控制电路20在输出有效性检查信号s1时停止逆变器10的反馈控制，由此停止在步骤S413中执行的电流控制。
接着，逆变器10执行使用三相短路电路33的三相短路控制(步骤S415)。接收到有效性检查信号s1的检查用端子36将该信号输出到或电路34，或电路34将接收到的信号输出到三相短路电路33。由此，三相短路电路33被试驱动。在此，通过切换电路31，切换电路31的输出信号被切换为从三相短路电路33输出的信号，而不是从驱动信号运算部23输出的电流控制信号。然后，从三相短路电路33输出的信号经由缓冲电路32被输出到三相桥电路40。由此，在三相桥电路40中试行使用三相短路电路33进行的三相短路控制。
接着，控制电路20获取执行三相短路控制后的、电动机M1的各相的电流i1～i3的变化(步骤S416)。具体地说，电动机控制信号获取部21获取电流传感器CSu、CSv、CSw、旋转位置传感器RS等的信息。这些信息被电动机控制信号运算部22变换后作为控制信号输出到故障判断部25。此外，获取旋转位置传感器RS的信息的理由是为了确认在三相短路控制的执行中电动机M1未旋转。
接着，控制电路20基于执行三相短路控制后的电流i1～i3的变化，来判断三相短路电路33有无故障。具体地说，故障判断部25判断各电流i1～i3的变化是否处于规定的范围内(步骤S417)。
故障判断部25在判断为执行三相短路控制后的电流i1～i3的变化处于规定的范围内的情况下(S417的“是”)，判断为三相短路电路33正常而没有发生故障。具体地说，例如如图54中说明的那样，如果各电流i1～i3的时间微分值比作为规定的范围内的0.05A/μs小，则判断为正常。然后控制电路20停止从有效性检查指示部26输出的有效性检查信号s1的输出(步骤S418)，重新开始逆变器10的反馈控制(步骤S419)。然后控制电路20返回到步骤S411，重复进行有效性检查。这些有效性检查是以规定的时间间隔来重复执行的。
另一方面，控制电路20在执行三相短路控制后的电流i1～i3的变化偏离规定的范围的情况下(S417的“否”)，判断为三相短路电路33发生故障。然后，控制电路20如图57所示那样执行三相短路电路33发生故障的情况下的动作。
如图57所示，控制电路20停止从有效性检查指示部26输出的有效性检查信号s1的输出(步骤S421)，重新开始逆变器10的反馈控制(步骤S422)。
接着，控制电路20将表示三相短路电路33发生故障的故障警告输出到外部、例如电动车辆401的ECU(上级控制部)(步骤S423)。另外，故障判断部25也可以通过使用监视器来显示故障信息、或者使用扬声器来输出用于通知故障信息的声音，来向用户告知故障信息。
另外，控制电路20禁止向三相短路电路33输出三相短路控制信号(步骤S424)。具体地说，设为不从有效性检查指示部26输出有效性检查信号s1。另外，控制电路20设置三相短路控制的标志(步骤S425)。通过设置该标志，例如在异常检测部29检测到逆变器10的异常的情况下，不使用三相短路电路33、而是使用控制电路20内的存储器24中保存的程序来执行三相短路控制。由此，即使在修理三相短路电路33的故障之前的期间内产生逆变器10的异常，也能够执行三相短路控制。
此外，也可以是，控制电路20在判断为三相短路电路33发生故障的情况下，对逆变器10进行控制，使得在以后的车辆驱动装置5E的驱动中限制电动机M1的转速。
另外，也可以是，控制电路20在判断为三相短路电路33发生故障、且正在输出有效性检查信号s1的中途，将使用控制电路20内的存储器24中保存的程序来进行三相短路控制的控制信号输出到驱动电路30。由此，能够在输出有效性检查信号s1的中途抑制由于由发生了故障的三相短路电路33驱动三相桥电路40而产生的三相桥电路40的过电压。
另外，也可以是，控制电路20在正在输出有效性检查信号s1时受理了将电动机M1设为动力运行的指令的情况下，停止有效性检查信号s1的输出。也可以是，控制电路20在停止了有效性检查信号s1的输出的情况下，使三相短路电路33有无故障的判断无效。
[5-4.用于进行故障诊断的其它结构]
接着，参照图58～图60来说明用于进行故障诊断的其它结构。此外，在此也叙述用于进行三相短路电路33的故障诊断的仿真。
图58是表示用于对三相短路电路33的故障诊断进行仿真的其它例的图。在图58的(a)中示出了对电动机M1进行电流控制的状态，在图58的(b)中示出了对电动机M1进行三相短路控制的状态。另外，图58所示的电路是用于对图52所示的实际的结构进行仿真的等效电路，该等效电路的结构与图53相同。
该故障诊断的仿真以图58的(a)、(b)所示的顺序来执行。
首先，为了执行图58的(a)所示的电流控制，仿真控制装置使开关元件Q5、Q2以及Q6接通规定期间、使开关元件Q1、Q3以及Q4断开规定期间。由此，电流在各线圈L1～L3中流通，在各线圈L1～L3中蓄积磁能。该规定期间例如能够从200μs以上且300μs以下的范围中适当选择。
另外，即使是该电流控制，也与图53同样地，不至于使电动车辆401起步的电流在电动机M1的各线圈L1～L3中流通，使得维持电动车辆401停车的状态。
接着，为了执行图58的(b)所示的三相短路控制，仿真控制装置以使开关元件Q1、Q5、Q3接通、开关元件Q2、Q4、Q6断开的方式进行控制。通过该三相短路控制，线圈L1～L3中蓄积的磁能被逐渐放出，各线圈L1～L3的电流以规定的时间微分值发生变化并收敛于0A。例如，在开关元件Q1～Q6的动作存在异常的情况下，各线圈L1～L3的电流呈现与基于规定的时间微分值的变化不同的变化。此外，在此也使电流值和时间微分值为以绝对值表现的值。
图59是表示三相短路控制时的开关元件Q1～Q6的动作不存在异常的情况下的其它例中的开关元件Q2、Q4、Q6的电压、以及电动机M1的各相中流通的电流的图。在图59的(a)中示出开关元件Q2、Q4、Q6的漏极源极间的电压经时特性图，在图59的(b)中示出电动机M1的各相的电流经时特性图。图60是表示三相短路控制时的开关元件Q1～Q6的动作存在异常的情况下的其它例中在电动机M1的各相中流通的电流的图。图59及图60与图54及图55同样，均为仿真结果，在此示出了在时间0μs～300μs之间进行电流控制、在时间300μs时切换为三相短路控制的情形。
在图59的(a)中示出如图58的(a)那样对开关元件Q1～Q6进行控制时的开关元件Q2、Q4、Q6的电压经时特性图。在300μs之前对开关元件Q2、Q6进行接通控制，对开关元件Q4进行断开控制、以在各线圈L1～L3中蓄积磁能。此外，对开关元件Q1、Q3、Q5分别进行与开关元件Q2、Q6、Q4反转的控制，因此省略图示。通过这样的电流控制，如图59的(b)和图60所示，在300μs之前各电流i2、i1、i3的绝对值分别逐渐增加，在各线圈L1～L3中蓄积磁能。
接着，在时间300μs时切换为三相短路控制之后的、图59、图60的开关元件Q2、Q6、Q4的电压以及电动机M1的各相电流的变化的行为分别与图54、图55的行为相同，因此省略详细的说明。
即使像这样蓄积磁能，也能够通过监视各线圈L1～L3中流通的各电流的变化来确认开关元件Q1～Q6的动作有无异常，能够进行三相短路电路的故障诊断。因而，在该例子所示的车辆驱动装置5E中也如上述所示那样，在对电动机M1进行电流控制之后输出有效性检查信号s1，由此能够在使电动车辆401停车的状态下确认三相短路电路33有无故障。
以上的实施方式5本质上是优选的例示，并无意限制本发明、其应用物、或者其用途的范围。
例如，也可以是，所述故障判断部获取与执行所述三相短路控制后的、所述永磁电动机的三相中流通的电流的变化有关的信息，并基于所述信息来判断所述三相短路电路有无故障。
据此，故障判断部能够适当地判断三相短路电路有无故障。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。
另外，也可以是，所述故障判断部在执行所述三相短路控制后经过规定期间之后的所述电流的值比规定值靠近0的情况下，判断为所述三相短路电路发生故障。
据此，故障判断部能够简单地进行三相短路电路的故障诊断。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。
另外，也可以是，所述故障判断部在执行所述三相短路控制后的所述电流的时间微分值比规定值大的情况下，判断为所述三相短路电路发生故障。
据此，故障判断部能够简单地进行三相短路电路的故障诊断。由此，能够在逆变器中尽早发现三相短路控制的潜在故障，从而提高车辆驱动装置的可靠性。
关于以上说明的实施方式1～5的结构，也可以将至少2个实施方式进行组合，期望的是，也可以将所有实施方式进行组合。下面说明将所有实施方式组合而成的结构例。
如图35所示，设为电动车辆301是具有其它驱动源D2(发动机)的混合动力车。而且，如下那样来实施该电动车辆301的逆变器10中包括的三相短路电路33的有效性检查。此外，将电动车辆301设为图35所示的结构是为了实现在动力运行时的有效性检查。
首先，如果电动车辆301处于行驶中、电动机M1处于既未进行动力运行也未进行再生的惰行中、或者仅通过其它驱动源D2来行驶中，则通过图4和图5的动作来进行有效性检查。接着，在电动车辆301处于行驶中、电动机M1既未进行动力运行也未进行再生时、以及以规定转矩以下的小的转矩进行再生时，通过图13和图14的动作来进行有效性检查。接着，如果电动车辆301处于行驶中、电动机M1处于再生中，则通过图26、图27以及图28的动作来进行有效性检查。接着，如果电动车辆301处于行驶中、电动机M1处于动力运行中，则通过图40、图41以及图42的动作来进行有效性检查。而且，如果电动车辆301处于停车中，则通过图56和图57的动作来进行有效性检查。
通过设为这种结构、动作，不论电动车辆301处于哪种状态，都能够高频度地进行三相短路电路的故障诊断。因而，在逆变器10中能够进一步尽早地发现三相短路控制的潜在故障的可能性变高，能够进一步提高车辆驱动装置的可靠性。
产业上的可利用性
如以上说明的那样，本公开作为对电动车辆进行驱动的车辆驱动装置是有用的。

Claims (24)

1.一种车辆驱动装置，具备对永磁电动机进行驱动的逆变器，
所述逆变器具备：三相桥电路，其具有多个开关元件；驱动电路，其与所述三相桥电路连接；控制电路，其与所述驱动电路连接；以及异常检测部，其检测所述逆变器的异常，
所述驱动电路具有：三相短路电路，其用于使所述永磁电动机的三相短路；异常受理端子，其受理从所述异常检测部输出的异常信号；以及检查用端子，其受理用于执行通过所述三相短路电路进行的三相短路控制的有效性检查信号。
2.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述控制电路在车辆处于行驶中时所述永磁电动机既非动力运行状态也非再生状态的情况下，输出所述有效性检查信号。
3.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述控制电路在所述永磁电动机正在再生时，基于三相短路转矩来向所述检查用端子输出所述有效性检查信号，该三相短路转矩是当执行所述三相短路控制时所述永磁电动机中产生的转矩。
4.根据权利要求3所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述控制电路在所述三相短路转矩为第一规定转矩以下的情况下，输出所述有效性检查信号。
5.根据权利要求4所述的车辆驱动装置，其特征在于，
还具备对车辆的驱动轮赋予转矩的转矩赋予装置，
所述控制电路还在所述三相短路转矩为第二规定转矩以上的情况下对所述转矩赋予装置进行控制，使得该转矩赋予装置对所述驱动轮赋予与在所述永磁电动机正在再生时产生的再生转矩同所述三相短路转矩之间的转矩差相应的辅助转矩，其中，所述第二规定转矩小于所述第一规定转矩。
6.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述永磁电动机是所述车辆驱动装置的一方的驱动源，所述车辆驱动装置还具备与所述一方的驱动源不同的另一方的驱动源，
所述控制电路在能够不使用所述一方的驱动源而是用所述另一方的驱动源对车辆进行驱动的情况下，向所述检查用端子输出所述有效性检查信号。
7.根据权利要求6所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述控制电路在判断为所述一方的驱动源和所述另一方的驱动源这两方均处于动力运行中之后，输出所述有效性检查信号。
8.根据权利要求7所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述控制电路在能够通过所述另一方的驱动源输出总转矩的情况下，判断为能够用所述另一方的驱动源对车辆进行驱动，其中，所述总转矩是将从所述一方的驱动源输出的第一转矩、从所述另一方的驱动源输出的第二转矩、以及当在所述一方的驱动源中执行三相短路控制时所述永磁电动机中产生的转矩即三相短路转矩合并而得到的。
9.根据权利要求6所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述另一方的驱动源具备与所述永磁电动机不同的其它永磁电动机和发动机中的至少1个。
10.根据权利要求6所述的车辆驱动装置，其特征在于，
具备2个所述永磁电动机、对作为2个所述永磁电动机中的一方的永磁电动机的所述一方的驱动源进行驱动的一方的所述逆变器、以及对作为2个所述永磁电动机中的另一方的永磁电动机的所述另一方的驱动源进行驱动的另一方的所述逆变器，
所述控制电路在能够不使用所述一方的驱动源而是用所述另一方的驱动源对车辆进行驱动的情况下向一方的所述逆变器中包括的一方的所述检查用端子输出所述有效性检查信号，在能够不使用所述另一方的驱动源而是用所述一方的驱动源对车辆进行驱动的情况下向另一方的所述逆变器中包括的另一方的所述检查用端子输出所述有效性检查信号。
11.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述控制电路在车辆处于停车中时使用所述三相桥电路进行电流控制以使不至于使所述车辆起步的电流在所述永磁电动机中流通之后，向所述检查用端子输出所述有效性检查信号。
12.根据权利要求11所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述驱动电路在受理了所述有效性检查信号的情况下，将所述永磁电动机中正在执行的所述电流控制切换为所述三相短路控制。
13.根据权利要求11所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述控制电路在输出所述有效性检查信号时停止所述电流控制。
14.根据权利要求11所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述控制电路经由所述驱动电路来控制所述三相桥电路以使d轴电流在所述永磁电动机中流通，由此进行所述电流控制。
15.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述控制电路在执行所述三相短路控制的情况下的所述永磁电动机的转矩为不对所述车辆驱动装置的驱动造成影响的转矩以下时，进行以下动作：
1)求出预测为执行所述三相短路控制的情况下在所述永磁电动机中流通的电流，
2)经由所述驱动电路对所述三相桥电路进行控制以使该电流在所述永磁电动机中流通，之后，
3)向所述检查用端子输出所述有效性检查信号。
16.根据权利要求15所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述控制电路在所述永磁电动机未进行动力运行时、未进行再生时、或者以规定转矩以下的转矩进行再生时，判断为执行所述三相短路控制的情况下的所述永磁电动机的转矩为不对所述车辆驱动装置的驱动造成影响的转矩以下。
17.根据权利要求15所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述控制电路基于执行所述三相短路控制的情况下的所述永磁电动机的转速来求出所述电流。
18.根据权利要求15所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述控制电路具有判断所述三相短路电路有无故障的故障判断部，
所述故障判断部在所述有效性检查信号的输出前后的所述永磁电动机的d轴电流之差偏离规定的范围的情况、以及在q轴电流之差偏离规定的范围的情况中的至少1个情况下，判断为所述三相短路电路发生故障。
19.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，
具备2个所述永磁电动机、对2个所述永磁电动机中的一方的永磁电动机进行驱动的一方的所述逆变器、以及对2个所述永磁电动机中的另一方的永磁电动机进行驱动的另一方的所述逆变器，
另一方的所述逆变器的所述控制电路在所述一方的永磁电动机处于动力运行或再生的状态、且在所述另一方的永磁电动机中执行所述三相短路控制的情况下所述另一方的永磁电动机的转矩为不对所述车辆驱动装置的驱动造成影响的转矩以下时，进行以下动作：
1)求出预测为执行所述三相短路控制的情况下在所述另一方的永磁电动机中流通的电流，
2)经由所述驱动电路控制所述三相桥电路以使该电流在所述另一方的永磁电动机中流通，之后，
3)向所述检查用端子输出所述有效性检查信号。
20.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述驱动电路在经由所述检查用端子受理了从所述控制电路输出的所述有效性检查信号的情况下执行所述三相短路控制。
21.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述控制电路具有判断所述三相短路电路有无故障的故障判断部。
22.根据权利要求21所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述故障判断部获取与执行所述三相短路控制时在所述永磁电动机的三相中流通的电流的变化、电流相位的变化以及所述三相桥电路中的直流电压的变化中的至少1个变化有关的信息，基于所述信息来判断所述三相短路电路有无故障。
23.根据权利要求21所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述控制电路在判断为所述三相短路电路发生故障之后、且所述逆变器产生了异常的情况下，使用所述控制电路内的存储器中保存的程序来将用于进行三相短路控制的控制信号输出到所述驱动电路。
24.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述控制电路在正在输出所述有效性检查信号时所述永磁电动机变为动力运行或再生的状态的情况下，停止所述有效性检查信号的输出。
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