CN116648849A - 旋转电机控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及旋转电机控制系统。旋转电机控制系统(100)的控制部(1)当在第一直流电源(61)中流动的电流的第一波峰值(Ibpp1)、与在第二直流电源(62)中流动的电流的第二波峰值(Ibpp2)之差是判定阈值(Idiff_ref)以上且第一波峰值(Ibpp1)比第二波峰值(Ibpp2)大时，判定为第一平滑电容器(41)处于开路故障，在第一波峰值(Ibpp1)与第二波峰值(Ibpp2)之差是判定阈值(Idiff_ref)以上且第二波峰值(Ibpp2)比第一波峰值(Ibpp1)大时，判定为第二平滑电容器(42)处于开路故障。

Description

旋转电机控制系统
技术领域
本发明涉及通过两个逆变器对具有开路绕组的旋转电机进行驱动控制的旋转电机控制系统。
背景技术
公知有对分别设置在三相交流型的旋转电机具备的三相开路绕组的两端的逆变器进行开关控制来驱动控制旋转电机的旋转电机控制系统。在日本特开2014-192950号公报公开有这样的旋转电机控制系统的一个例子。在各个逆变器的直流侧连接有用于使直流电压平滑化的平滑电容器。在该文献中公开了即使在驱动三相开路绕组的逆变器的开关元件产生了故障的情况下，也能够继续旋转电机的驱动的技术。由此，在两个逆变器中的任一个开关元件产生了故障的情况下，将包含产生了该故障的开关元件的逆变器的上段侧开关元件的全部、或下段侧开关元件的全部都设为导通状态，将另一侧的开关元件的全部设为截止状态，使该逆变器中性点化，通过没有故障的另一个逆变器来驱动旋转电机。
专利文献1：日本特开2014-192950号公报
这样的旋转电机控制系统中的故障的产生并不限于逆变器中的开关元件。如上所述，在直流与交流之间转换电力的逆变器的直流侧连接有用于使直流电压平滑化的平滑电容器。若该平滑电容器产生任何故障，则往往平滑电容器的电容减少，或平滑电容器的电阻变得极小。由于平滑电容器设置于各个逆变器，所以与上述那样的开关元件的故障相同，使用连接有没有发生故障的平滑电容器的逆变器，由此旋转电机控制系统能够继续旋转电机的驱动。然而，在上述文献中并没有提及与平滑电容器的故障对应的内容。
发明内容
鉴于上述情况，期望提供一种在分别设置于开路绕组的两端的两个逆变器分别具备的平滑电容器的一个产生了故障的情况下，确定发生了故障的平滑电容器的技术。
鉴于上述情况，对具有相互独立的多相开路绕组的旋转电机进行驱动控制的旋转电机控制系统具备：第一逆变器，其与上述开路绕组的一端侧连接；第二逆变器，其与上述开路绕组的另一端侧连接；第一直流电源，其连接有上述第一逆变器；第二直流电源，其连接有上述第二逆变器；第一平滑电容器，其与上述第一直流电源并联连接；第二平滑电容器，其与上述第二直流电源并联连接；以及控制部，其能够相互独立地控制上述第一逆变器以及上述第二逆变器的各个，上述控制部当在上述第一直流电源中流动的电流的波峰值亦即第一波峰值、与在上述第二直流电源中流动的电流的波峰值亦即第二波峰值之差是预先规定的判定阈值以上且上述第一波峰值比上述第二波峰值大时，判定为上述第一平滑电容器处于开路故障，在上述第一波峰值与上述第二波峰值之差是上述判定阈值以上且上述第二波峰值比上述第一波峰值大时，判定为上述第二平滑电容器处于开路故障。
若平滑电容器的电容变小，则例如当在直流电源中流动的电流产生了纹波时，使该纹波平滑化的能力降低，该纹波的波峰值变大。在第一平滑电容器以及第二平滑电容器中的一个产生了开路故障而电容降低的情况下，第一平滑电容器和第二平滑电容器的纹波的平滑化能力的差扩大，纹波的波峰值之差变大。由于存在静电电容的差越大，该差也越大的趋势，所以控制部在该差是判定阈值以上的情况下，能够判定为任一个平滑电容器产生了开路故障。另外，根据发明者的实验、模拟，可知波峰值的大小在产生了开路故障的平滑电容器和正常的平滑电容器中，以相同的趋势进行增减，所以难以区别，无法适当地进行故障的判定。但是，静电电容减少的平滑电容器的波峰值较大地增加，所以在一个平滑电容器产生了开路故障的情况下，波峰值之差变大。因此，控制部能够通过差适当地判定平滑电容器是否产生了开路故障。另外，静电电容越小，纹波的平滑化能力越差，所以纹波的波峰值变大。因此，控制部能够判定为平滑电容器的开路故障产生在波峰值更大的一方中。这样，根据本结构，在分别设置在开路绕组的两端的两个逆变器分别具备的平滑电容器的一个产生了故障的情况下，能够确定故障的平滑电容器。
旋转电机控制系统的进一步特征和优点根据参照附图说明的例示性且非限定性的实施方式的以下的记载将变得明确。
附图说明
图1是旋转电机驱动系统的示意性框图。
图2是旋转电机控制装置的简易的部分框图。
图3是正交向量空间中的旋转电机的示意性电压向量图。
图4是表示旋转电机的控制区域的一个例子的图。
图5是表示混合连续脉宽调制(半周期连续脉冲)的电压指令以及开关控制信号的一个例子的波形图。
图6是表示混合不连续脉宽调制(半周期不连续脉冲)的电压指令以及开关控制信号的例子的波形图。
图7是表示混合连续脉宽调制(半周期连续脉冲)的电压指令以及开关控制信号的其它例的波形图。
图8是表示混合不连续脉宽调制(半周期不连续脉冲)的电压指令以及开关控制信号的其它例的波形图。
图9是表示连续脉宽调制的电压指令以及开关控制信号的一个例子的波形图。
图10是表示不连续脉宽调制的电压指令以及开关控制信号的一个例子的波形图。
图11是表示平滑电容器的开路故障的检测以及失效安全控制的一个例子的流程图。
图12是表示平滑电容器的短路故障的检测以及失效安全控制的一个例子的流程图。
图13是表示在低转矩指令的混合连续脉宽调制的控制时产生了开路故障的情况下的电池电流的纹波波形的一个例子的波形图。
图14是表示在低转矩指令的混合连续脉宽调制的控制时产生了开路故障的情况下的直流链路电压的纹波波形的一个例子的波形图。
图15是表示在低转矩指令的不连续脉宽调制的控制时产生了开路故障的情况下的电池电流的纹波波形的一个例子的波形图。
图16是表示在低转矩指令的不连续脉宽调制的控制时产生了开路故障的情况下的直流链路电压的纹波波形的一个例子的波形图。
图17是表示在高转矩指令的不连续脉宽调制的控制时产生了开路故障的情况下的电池电流的纹波波形的一个例子的波形图。
图18是表示高转矩指令的不连续脉宽调制的控制时产生了开路故障的情况下的直流链路电压的纹波波形的一个例子的波形图。
图19是表示作为产生了短路故障时的失效安全控制进行关机情况下和进行主动短路控制的情况下的三相电流波形的一个例子的波形图。
图20是表示作为产生了短路故障时的失效安全控制进行关机情况下和进行主动短路控制的情况下的电池电流的一个例子的波形图。
图21是表示作为产生了短路故障时的失效安全控制进行关机情况下和进行主动短路控制的情况下的直流链路电压的一个例子的波形图。
具体实施方式
以下，结合附图来说明通过两个逆变器来驱动控制具有相互独立的多相开路绕组的旋转电机的旋转电机控制装置的实施方式。图1是包含旋转电机控制装置1(MG-CTRL)的旋转电机控制系统100的示意性框图。旋转电机80例如是在电动车、混合动力汽车等车辆中成为车轮的驱动力源的电机。旋转电机80是具有相互独立的多相(在本实施方式中为三相)定子线圈8(开路绕组)的开路绕组型的旋转电机。在定子线圈8的两端分别连接有一个被分别独立控制并在直流与多相(这里为三相)的交流之间转换电力的逆变器10。即、在定子线圈8的一端侧连接有第一逆变器11(INV1)，在定子线圈8的另一端侧连接有第二逆变器12(INV2)。以下，在不需要区别第一逆变器11和第二逆变器12的情况下，简称为逆变器10来进行说明。
逆变器10具有多个开关元件3而构成。在开关元件3中使用IGBT(Insulated GateBipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、功率MOSFET(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)。在图1中例示出了作为开关元件3使用IGBT的形态。在本实施方式中，第一逆变器11和第二逆变器12是使用了相同种类的开关元件3的相同的电路结构的逆变器10。
在两个逆变器10中，分别由上段侧开关元件3H和下段侧开关元件3L的串联电路构成交流一相的臂3A。在各开关元件3并联设置有续流二极管35，以从负极FG朝向正极P的方向(从下段侧朝向上段侧的方向)为正向。另外，在多相的臂3A中，将包含上段侧开关元件3H的一侧称为上段侧臂，将包含下段侧开关元件3L的一侧称为下段侧臂。
另外，在本实施方式中，两个逆变器10分别与独立的直流电源6连接。即、第一逆变器11的负极FG亦即第一浮地FG1和第二逆变器12的负极FG亦即第二浮地FG2相互独立。另外，在逆变器10与直流电源6之间分别设置有使直流电压平滑化的直流链路电容器(平滑电容器4)。
具体而言，由第一上段侧开关元件31H和第一下段侧开关元件31L的串联电路构成交流一相的臂3A的第一逆变器11，在直流侧连接有第一平滑电容器41，并且直流侧与第一直流电源61连接，交流侧与多相的定子线圈8的一端侧连接，并在直流与多相交流之间转换电力。由第二上段侧开关元件32H和第二下段侧开关元件32L的串联电路构成交流一相的臂3A的第二逆变器12，在直流侧连接有第二平滑电容器42，并且直流侧与第二直流电源62连接，交流侧与多相的定子线圈8的另一端侧连接，并在直流与多相交流之间转换电力。
在本实施方式中，第一直流电源61以及第二直流电源62是电压等的额定相同的直流电源，第一平滑电容器41以及第二平滑电容器也是电容等的额定相同的电容器。如图1所示，各个平滑电容器4并联连接多个电容器单元4C而构成。直流电源6的额定电压是48伏～400伏左右。直流电源6例如由镍氢电池、锂电池等二次电池(电池)、双电层电容器等蓄电元件构成。旋转电机80既可作为电动机也可作为发电机发挥功能。旋转电机80经由逆变器10将来自直流电源6的电力转换动力(动力运行)。或旋转电机80将从车轮等传递的旋转驱动力转换为电力，经由逆变器10对直流电源6进行充电(再生)。
如图1所示，逆变器10由旋转电机控制装置1(控制部)控制。旋转电机控制装置1能够以相互独立的控制方式控制第一逆变器11和第二逆变器12的各个(关于控制方式的详细内容将在后述)。旋转电机控制装置1以微机等逻辑电路为核心部件而构建。例如，旋转电机控制装置1基于从未图示的车辆控制装置等其它控制装置等提供的旋转电机80的目标转矩(转矩指令)，进行使用了向量控制法的电流反馈控制，经由逆变器10控制旋转电机80。
在直流电源6与逆变器10以及平滑电容器4之间设置有使它们之间的电连接切断和接通的接触器9。具体而言，在第一逆变器11和第一平滑电容器41、与第一直流电源61之间设置有第一接触器91，在第二逆变器12和第二平滑电容器42、与第二直流电源62之间设置有第二接触器92。接触器9由上述未图示的车辆控制装置、旋转电机控制装置1控制并在关闭状态(CLOSE)下将它们之间电连接，在打开状态(OPEN)下将它们之间的电连接切断。接触器9例如由继电器构成。
在旋转电机80的各相定子线圈8中流动的实际电流由电流传感器15检测，旋转电机80的转子的各时刻的磁极位置由解析器等旋转传感器13检测。旋转电机控制装置1使用电流传感器15以及旋转传感器13的检测结果，执行电流反馈控制。旋转电机控制装置1为了电流反馈控制而构成为具有各种功能部，各功能部通过微机等硬件和软件(程序)的配合来实现。另外，各个逆变器10的直流侧的电压亦即直流链路电压Vdc由未图示的电压传感器检测，旋转电机控制装置1能够取得。旋转电机控制装置1取得第一逆变器11的直流侧的电压亦即第一直流链路电压Vdc1、以及第二逆变器12的直流侧的电压亦即第二直流链路电压Vdc2。
图2的框图简单地示出了旋转电机控制装置1的一部分的功能部。在向量控制法中，将向旋转电机80流动的实际电流(U相电流Iu、V相电流Iv、W相电流Iw)坐标转换为作为配置在旋转电机80的转子的永久磁铁产生的磁场(磁通)的方向的d轴、和与d轴正交的方向(相对于磁场的朝向以电角超前了π/2的方向)的q轴的向量成分(d轴电流Id、q轴电流Iq)并进行反馈控制。旋转电机控制装置1基于旋转传感器13的检测结果(θ：磁极位置、电角)，通过三相两相坐标转换部55进行坐标转换。
电流反馈控制部5(FB)在dq轴正交向量坐标系中，根据基于旋转电机80的转矩指令的电流指令(d轴电流指令Id＊、q轴电流指令Iq＊)与实际电流(d轴电流Id、q轴电流Iq)的偏差对旋转电机80进行反馈控制，运算电压指令(d轴电压指令Vd＊、q轴电压指令Vq＊)。旋转电机80由第一逆变器11和第二逆变器12这两个逆变器10驱动。因此，d轴电压指令Vd＊以及q轴电压指令Vq＊分别在分配部53(DIV)中，被分配为第一逆变器11用的第一d轴电压指令Vd1＊以及第一q轴电压指令Vq1＊、第二逆变器12用的第二d轴电压指令Vd2＊以及第二q轴电压指令Vq2＊。
如上所述，旋转电机控制装置1能够以相互独立的控制方式控制第一逆变器11和第二逆变器12的各个，具备两个具备三相电压指令运算部73以及调制部74(MOD)的电压控制部7。即、旋转电机控制装置1具备生成第一逆变器11的U相、V相、W相各自的开关控制信号(Su1、Sv1、Sw1)的第一电压控制部71、和生成第二逆变器12的U相、V相、W相各自的开关控制信号(Su2、Sv2、Sw2)的第二电压控制部72。虽详细情况将在后述，但第一逆变器11的电压指令(Vu1＊＊、Vv1＊＊、Vw1＊＊)与第二逆变器12的电压指令(Vu2＊＊、Vv2＊＊、Vw2＊＊)的相位相差“π”。因此，向第二电压控制部72输入从旋转传感器13的检测结果(θ)减去“π”后的值。
另外，如后所述，调制方式存在与旋转电机80的旋转同步的同步调制和独立于旋转电机80的旋转的异步调制。通常，同步调制的开关控制信号的生成块(在软件的情况下，是生成流程)、与异步调制的开关控制信号的生成块不同。上述电压控制部7基于电压指令、以及与旋转电机80的旋转不同步的载波生成开关控制信号，但在本实施方式中，为了简化说明，对同步调制的开关控制信号(例如，后述的矩形波控制的情况下的开关控制信号)也由电压控制部7生成的情况进行说明。
另外，逆变器10的各个臂3A如上所述，由上段侧开关元件3H和下段侧开关元件3L的串联电路构成。在图2中，虽没有区别，但各相的开关控制信号作为上段用开关控制信号和下段用开关控制信号这两种而输出。例如，对第一逆变器11的U相进行开关控制的第一U相开关控制信号Su1，作为对末尾附加了“+”的第一U相上段侧开关控制信号Su1+、和对末尾附加了“-”的第一U相下段侧开关控制信号Su1-这两个信号而输出。另外，若构成各个臂3A的上段侧开关元件3H和下段侧开关元件3L同时成为导通状态，则该臂3A成为短路状态。为了防止该情况，设置有相对于各个臂3A的上段侧开关控制信号和下段侧开关控制信号都成为非有效状态的停滞时间。该停滞时间也在电压控制部7中被添加。
如图1所示，构成逆变器10的各开关元件3的控制端子(在IGBT、FET的情况下，是栅极端子)经由驱动器电路2(DRV)与旋转电机控制装置1连接，分别独立地进行开关控制。逆变器10等用于驱动旋转电机80的高压系电路(与直流电源6连接的系统)、和以微机等为核心的旋转电机控制装置1等的低压系电路(3.3伏～5伏左右的动作电压的系统)的动作电压(电路的电源电压)相差较大。驱动器电路2分别提高并中继针对各开关元件3的驱动信号(开关控制信号)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)。第一驱动器电路21将开关控制信号中继到第一逆变器11，第二驱动器电路22将开关控制信号中继到第二逆变器12。
旋转电机控制装置1作为构成第一逆变器11以及第二逆变器12的开关元件3的开关模式的形态(电压波形控制的形态)，例如能够执行在电角的一个周期中输出模式不同的多个脉冲的脉宽调制(PWM：Pulse Width Modulation)控制、和在电角的一个周期中输出一个脉冲的矩形波控制(一脉冲控制(1-Pulse))这两个。即、旋转电机控制装置1作为第一逆变器11以及第二逆变器12的控制方式，能够执行脉宽调制控制和矩形波控制。另外，如上所述，旋转电机控制装置1能够以相互独立的控制方式控制第一逆变器11和第二逆变器12的各个。
另外，脉宽调制存在正弦波脉宽调制(SPWM：Sinusoidal PWM)、空间向量脉宽调制(SVPWM：Space Vector PWM)等连续脉宽调制(CPWM：Continuous PWM)、不连续脉宽调制(DPWM：Discontinuous PWM)等方式。因此，作为控制方式，旋转电机控制装置1可执行的脉宽调制控制包含连续脉宽调制控制和不连续脉宽调制。
连续脉宽调制是对多相的臂3A的全部连续地进行脉宽调制的调制方式，不连续脉宽调制是对多相的一部分的臂3A包含将开关元件固定为导通状态或者截止状态的期间而进行脉宽调制的调制方式。具体而言，在不连续脉宽调制中，例如依次固定与三相交流电中的一相对应的逆变器的开关控制信号的信号电平，使与其它两相对应的开关控制信号的信号电平变动。在连续脉宽调制中，不这样固定与任一相对应的开关控制信号，而调制所有相。上述调制方式根据旋转电机80所要求的旋转速度、转矩等动作条件，以及为了满足该动作条件所需的调制率(三相交流的线间电压的有效值相对于直流电压的比例)来决定。
在脉宽调制中，根据作为电压指令的交流波形的振幅与三角波(包含锯齿波的)状的载波(CA)的波形的振幅的大小关系来生成脉冲(参照图5～图10。)。有时与载波的比较无关地通过数字运算直接生成PWM波形，即使在该情况下，作为指令值的交流波形的振幅与假想的载波波形的振幅也具有相关关系。
在数字运算的脉宽调制中，载波例如根据微机的运算周期、电子电路的动作周期等、旋转电机控制装置1的控制周期来决定。即、即使在将多相交流电用于交流的旋转电机80的驱动的情况下，载波也具有不被旋转电机80的旋转速度、旋转角度(电角)限制的周期(不同步的周期)。因此，无论载波还是基于载波生成的各脉冲都不与旋转电机80的旋转同步。因此，正弦波脉宽调制、空间向量脉宽调制等调制方式有时也被称为异步调制(asynchronous modulation)，与此相对，与旋转电机80的旋转同步地生成脉冲的调制方式也被称为同步调制(synchronous modulation)。例如，在矩形波控制(矩形波调制)中，在旋转电机80的电角一个周期输出一个脉冲，所以矩形波调制是同步调制。
如上所述，作为表示从直流电压向交流电压的转换率的指标，存在表示多相交流电压相对于直流电压的线间电压的有效值的比例的调制率。一般，正弦波脉宽调制的最大调制率是约0.61(≈0.612)，空间向量脉宽调制控制的最大调制率是约0.71(≈0.707)。具有超过约0.71的调制率的调制方式作为调制率比通常高的调制方式，被称为“过调制脉宽调制”。“过调制脉宽调制”的最大调制率是约0.78。该0.78是从直流向交流的电力转换的物理(数学)极限值。在过调制脉宽调制中，若调制率达到0.78，则成为在电角的一个周期中输出一个脉冲的矩形波调制(一脉冲调制)。在矩形波调制中，调制率固定在作为物理极限值的约0.78。另外，这里例示的调制率的值是没有考虑停滞时间的物理的(数学的)值。
调制率小于0.78的过调制脉宽调制即使使用同步调制方式、异步调制方式中的任一个原理也能够实现。过调制脉宽调制的代表性的调制方式是不连续脉宽调制。不连续脉宽调制即使使用同步调制方式、异步调制方式中的任一个原理也能够实现。例如，在使用同步调制方式的情况下，在矩形波调制中，在电角的一个周期中输出一个脉冲，在不连续脉宽调制中，在电角的一个周期中输出多个脉冲。若在电角的一个周期中存在多个脉冲，则脉冲的有效期相应地减少，所以调制率降低。因此，并不限于固定在约0.78的调制率，能够通过同步调制方式实现小于0.78的任意调制率。例如，在电角的一个周期中，能够设为输出九个脉冲的九脉冲调制(9-Pulses)、输出五个脉冲的五脉冲调制(5-Pulses)等多个脉冲调制(Multi-Pulses)。
另外，旋转电机控制装置1作为在逆变器10、旋转电机80中检测出异常那样的情况下的失效安全控制，能够执行关闭控制(SDN)、主动短路控制(ASC)。关闭控制是将针对构成逆变器10的所有开关元件3的开关控制信号设为无效状态而将逆变器10设为截止状态的控制。主动短路控制是将多相全部的臂3A的上段侧开关元件3H或多相全部的臂3A的下段侧开关元件3L的任一侧设为导通状态而将另一侧设为截止状态的控制。另外，将使多相全部的臂3A的上段侧开关元件3H为导通状态而使多相全部的臂3A的下段侧开关元件3L为截止状态的情况称为上段侧主动短路控制(ASC-H)。另外，将使多相全部的臂3A的下段侧开关元件3L为导通状态而使多相全部的臂3A的上段侧开关元件3H为截止状态的情况称为下段侧主动短路控制(ASC-L)。
如本实施方式那样，在定子线圈8的两端分别连接有逆变器10的情况下，若通过主动短路控制使一个逆变器10短路，则多相定子线圈8在该一个逆变器10中短路。即、该一个逆变器10成为中性点，定子线圈8被Y型结线。因此，旋转电机控制装置1能够实现经由两个逆变器10控制开路绕组型的旋转电机80的形态、和经由一个逆变器10(没有被主动短路控制的一侧的逆变器10)控制Y型结线的旋转电机80的形态。
另外，在由旋转电机80的旋转引起的反电动势大的情况下，即使通过关闭控制将所有开关元件3控制为截止状态，与开关元件3并联连接的续流二极管35也接通。由此，存在被关闭控制的逆变器10短路而实现Y型结线的旋转电机80的情况。
图3例示出了旋转电机80的dq轴向量坐标系中的一个动作点的向量图。在图中，“V1”示出表示第一逆变器11的电压的第一电压向量，“V2”示出表示第二逆变器12的电压的第二电压向量。经由两个逆变器10出现在作为开路绕组的定子线圈8的电压相当于第一电压向量V1与第二电压向量V2之差“V1-V2”。图中的“Va”示出了出现在定子线圈8的合成电压向量。另外，“Ia”示出了在旋转电机80的定子线圈8中流动的电流。如图3所示，若以第一电压向量V1和第二电压向量V2的向量的朝向相差180度的方式，控制第一逆变器11以及第二逆变器12，则合成电压向量Va成为在第一电压向量V1的朝向上加上第二电压向量V2的大小所得的向量。
在本实施方式中，设定与旋转电机80的动作条件对应的多个控制区域R(参照图4)，旋转电机控制装置1以与各个控制区域R对应的控制方式控制逆变器10。图4示出了旋转电机80的旋转速度和转矩的关系的一个例子。例如，如图4所示，作为旋转电机80的控制区域R，设定有第一速度区域VR1、相同转矩下的旋转电机80的旋转速度比第一速度区域VR1高的第二速度区域VR2、以及相同转矩下的旋转电机80的旋转速度比第二速度区域VR2高的第三速度区域VR3。
如上所述，旋转电机控制装置1通过开关模式不同的多个控制方式控制第一逆变器11和第二逆变器12的各个。控制方式包含在电角的一个周期中输出模式不同的多个脉冲的脉宽调制控制(PWM)；以及控制为在电角(全周期)的1/2周期(半周期)亦即第一期间T1(参照图5等)中输出模式不同的多个脉冲，而在另一个1/2周期(半周期)亦即第二期间T2(参照图5等)中继续非有效状态的混合脉宽调制控制(MX-PWM)(参照图5～图8并后述)。旋转电机控制装置1在第一速度区域VR1以及第二速度区域VR2中，通过混合脉宽调制控制来控制第一逆变器11以及第二逆变器12双方的逆变器。
混合脉宽调制控制(MX-PWM)包含混合连续脉宽调制控制(MX-CPWM)和混合不连续脉宽调制控制(MX-DPWM)。虽详细情况将在后述，但在混合连续脉宽调制控制中，在第二期间T2中以继续非有效状态的方式进行控制并且在第一期间T1中对多相的臂3A的全部连续地进行脉宽调制(参照图5、图7并后述。)。同样，虽详细情况将在后述，但在混合不连续脉宽调制控制中，在第二期间T2中以继续非有效状态的方式进行控制，并且在第一期间T1中包含将多相的一部分的臂3A的开关元件3固定为导通状态或者截止状态的期间，进行脉宽调制(参照图6、图8并后述。)。
在混合脉宽调制控制中，在第二期间T2中开关控制信号也成为非有效状态，所以逆变器10的损失减少，另外，开关的谐波电流也减少而旋转电机80的损失(铁损)也减少。即、通过执行混合脉宽调制控制，能够减少系统损失。
例如，如下述的表1所示，旋转电机控制装置1在第一速度区域VR1中，通过后述的混合连续脉宽调制控制(MX-CPWM)来控制第一逆变器11以及第二逆变器12双方的逆变器10。另外，旋转电机控制装置1在第二速度区域VR2中，通过后述的混合不连续脉宽调制控制(MX-DPWM)来控制第一逆变器11以及第二逆变器12双方的逆变器10。另外，旋转电机控制装置1在第三速度区域VR3中，通过矩形波控制来控制第一逆变器11以及第二逆变器12双方的逆变器10。关于表中的Mi_sys、Mi_inv1、Mi_inv2将在后述。
[表1]
R Mi_sys INV1 Mi_inv1 INV2 Mi_inv2
VR1 M＜a MX-CPWM M＜a MX-CPWM M＜a
VR2 a≤M＜0.78 MX-DPWM a≤M＜0.78 MX-DPWM a≤M＜0.78
VR3 M＝0.78 1-Pulse M＝0.78 1-Pulse M＝0.78
各个控制区域R的边界(第一速度区域VR1、第二速度区域VR2及第三速度区域VR3的边界)优选根据与旋转电机80的转矩对应的旋转电机80的旋转速度、多相交流电压的线间电压的有效值(既可以是指令值也可以是来自输出电压的换算值)相对于直流电压的比例中的至少一方来设定。
如图4例示，旋转电机80的动作条件通常由旋转速度和转矩的关系来定义。控制区域R也可以基于作为一个参数的旋转速度来设定。这里，虽能够将规定控制区域R的边界的旋转速度设定为恒定而与转矩无关，但更优选将规定控制区域R的边界的旋转速度设定为根据转矩而不同的值。由此，能够根据旋转电机80的动作条件高效地对旋转电机80进行驱动控制。
另外，例如在旋转电机80被要求高输出(高旋转速度、高转矩)的情况下，在电压型的逆变器中，通过提高直流电压、提高将直流电压转换为交流电压的比例来实现该要求。在直流电压恒定的情况下，能够通过提高将直流电压转换为交流电压的比例来实现该要求。该比例能够表示为三相交流电的有效值相对于直流电的比例(在电压型的逆变器的情况下，与三相交流电压的有效值相对于直流电压的比例等价)。如上所述，在控制逆变器10的控制方式中存在该比例从低到高的各种方式。
如表1所示，若控制区域R基于三相交流电的有效值相对于根据对旋转电机80的要求而决定的直流电的比例(调制率)而设定，则能够根据转电机80的动作条件高效地对旋转电机80进行驱动控制。另外，在表中，“Vi_inv1”示出了第一逆变器11的调制率，“Mi_inv2”示出了第二逆变器12的调制率，“Mi_sys”示出了系统整体的调制率。
如上所述，在表1中例示出了与各个控制区域R对应的调制率。在本实施方式中，第一直流电源61的端子间电压“E1”和第二直流电源62的端子间电压“E2”相同(都是电压“E”)。若将第一逆变器11的交流侧的有效值设为“Va_inv1”，将第二逆变器12的交流侧的有效值设为“Va_inv2”，则第一逆变器11的调制率“Mi_inv1”以及第二逆变器12的调制率“Mi_inv2”如下述式(1)、(2)所示。另外，系统整体的调制率“Mi_sys”如下述式(3)所示。
Mi_inv1＝Va_inv1/E1＝Va_inv1/E···(1)
Mi_inv2＝Va_inv2/E2＝Va_inv2/E···(2)
Mi_sys＝(Va_inv1+Va_inv2)/(E1+E2)
＝(Va_inv1+Va_inv2)/2E···(3)
关于电压的瞬时值，需要考虑瞬时的向量，但若仅单纯地考虑调制率，则系统整体的调制率“Mi_sys”通过式(1)～(3)成为“(Mi_inv1+Mi_inv2)/2”。另外，在表1中，作为额定值示出了与各个控制区域R对应的调制率。因此，在实际控制时，考虑在控制区域R中改变控制方式时的振荡等，与各个控制区域R对应的调制率也可以包含重叠的范围。
另外，表1所示的调制率“a”、后述的表2所示的调制率“b”基于各个调制方式中的调制率的理论上的上限值，还考虑停滞时间而设定。例如，“a”是0.5～0.6左右，“b”是0.25～0.3左右。
这里，参照图5～图8，示出U相的电压指令(Vu1＊＊、Vu2＊＊)以及U相上段侧开关控制信号(Su1+、Su2+)的波形例来说明混合脉宽调制控制(MX-PWM)。另外，省略第二U相下段侧开关控制信号Su2-、以及V相、W相的图示。图5以及图7示出了混合连续脉宽调制控制(MX-CPWM)的波形例，图6以及图8示出了混合不连续脉宽调制控制(MX-DPWM)的波形例。
在图5以及图6中示出了第一逆变器11的载波CA亦即第一载波CA1、第二逆变器12的载波CA亦即第二载波CA2、在第一逆变器11以及第二逆变器12中共同的U相电压指令亦即共同U相电压指令Vu＊＊、第一U相上段侧开关控制信号Su1+、第二U相上段侧开关控制信号Su2+的一个例子。省略第一U相下段侧开关控制信号Su1-、第二U相下段侧开关控制信号Su2-、以及V相、W相的图示(其它控制方式也同样)。
例如，第一载波CA1能够在“0.5＜CA1＜1”之间变化，第二载波CA2能够在“0＜CA2＜0.5”之间变化，电压指令(V＊＊)能够在“0≤V＊＊≤1”之间变化。通过载波CA(第一载波CA1以及第二载波CA2)与电压指令(V＊＊)的比较，在电压指令是载波CA以上的情况下，开关控制信号成为“1”，在电压指令小于载波CA的情况下，开关控制信号成为“0”。关于载波CA与电压指令(V＊＊)的比较逻辑，在以下的说明中也同样。
如图5以及图6所示，第一载波CA1以及第二载波CA2的振幅是被电压指令(V＊＊)允许的振幅的一半。在一般的脉宽调制中，载波CA的振幅与被电压指令允许的振幅相同，混合脉宽调制的载波CA可称为半载波。通过使用这样的半载波，在电角(全周期)的1/2周期亦即第一期间T1(半周期)中，由于这样的半载波与电压指令(V＊＊)交叉，所以作为开关控制信号输出模式不同的多个脉冲。在另一个1/2周期亦即第二期间T2(半周期)中，由于半载波与电压指令(V＊＊)不交叉，所以以继续非有效状态的方式输出开关控制信号。
另外，在混合不连续脉宽调制控制中，如图6所示，在第二期间T2中，也将局部成为有效状态的脉冲作为开关控制信号输出。这是因为作为基础的不连续脉宽调制的调制率比连续脉宽调制的大。在第二期间T2中，在电压指令(V＊＊)的振幅中心附近、电压指令(V＊＊)的拐点附近输出成为有效状态的脉冲。如图6所示，也可以说在混合不连续脉宽调制控制中，也在第二期间T2中继续输出非有效状态。另外，在仅将第二期间T2设为开关控制信号是非有效状态的期间(小于1/2周期的期间)，在一个周期中设定为第二期间T2以外的期间(1/2周期以上的期间)时，也能够如以下那样定义混合脉宽调制。也可以说混合脉宽调制控制以在电角的1/2周期以上亦即第一期间T1中输出模式不同的多个脉冲输出而在电角的一个周期的剩余亦即第二期间T2中继续非有效状态的方式进行控制。
图7以及图8例示出了混合连续脉宽调制控制以及混合不连续脉宽调制控制的与图5以及图6不同的形态。生成的开关控制信号相同。在图7以及图8中示出了第一逆变器11的载波CA亦即第一载波CA1、第二逆变器12的载波CA亦即第二载波CA2、第一逆变器11的U相电压指令亦即第一U相电压指令Vu1＊＊、第二逆变器12的U相电压指令亦即第二U相电压指令Vu2＊＊、第一U相上段侧开关控制信号Su1+以及第二U相上段侧开关控制信号Su2+的一个例子。例如，第一载波CA1以及第二载波CA2能够在“0.5＜CA1＜1”之间变化，电压指令(V＊＊)能够在“0≤V＊＊≤1”之间变化。第一载波CA1和第二载波CA2的相位相差180度(π)。另外，第一U相电压指令Vu1＊＊和第二U相电压指令Vu2＊＊的相位也相差180度(π)。
如图7以及图8所示，第一载波CA1以及第二载波CA2的振幅是被电压指令(V＊＊)允许的振幅的一半。因此，图7以及图8所示的形态的载波CA也是半载波。通过使用这样的半载波，在电角的1/2周期(或1/2周期以上)亦即第一期间T1中，由于这样的半载波与电压指令(V＊＊)交叉，所以作为开关控制信号输出模式不同的多个脉冲。在周期的剩余的期间亦即第二期间T2中，由于半载波与电压指令(V＊＊)不交叉，所以以继续非有效状态的方式输出开关控制信号。
在图5以及图6中例示出的形态是通过两个半载波和作为一个公共参考的电压指令(V＊＊)进行调制的方式，也可以称为双半载波/单参考方式。另一方面，在图7以及图8中例示出的形态是通过两个半载波和两个电压指令(V＊＊)进行调制的方式，也可以称为双半载波/双参考方式。
如上文参照图5～图8所述，混合脉宽调制控制基于指令值(电压指令，在上述例子中是U相电压指令(Vu＊＊(Vu＊＊＝Vu1＊＊＝Vu2＊＊)、Vu1＊＊、Vu2＊＊))的可变区域的1/2波峰的载波CA亦即半载波(第一载波CA1、第二载波CA2)和指令值生成多个脉冲。而且，在本实施方式中，作为混合脉宽调制控制的方式，例示出了双半载波/单参考方式和双半载波/双参考方式这两个。
在双半载波/单参考方式中，如参照图5以及图6进行说明的那样，基于作为半载波与指令值(共同U相电压指令Vu＊＊)的振幅中心相比设定在高电压侧或者低电压侧的一方(这里是高电压侧)的第一半载波(第一载波CA1)和在第一逆变器11以及第二逆变器12中共同的指令值(共同U相电压指令Vu＊＊)，来生成第一逆变器11用的脉冲。另外，在该方式中，基于与第一半载波(第一载波CA1)相同的相位且与指令值(共同U相电压指令Vu＊＊)的振幅中心相比设定在高电压侧或者低电压侧的另一方(这里是低电压侧)的第二半载波(第二载波CA2)和指令值(共同U相电压指令Vu＊＊)，来生成第二逆变器12用的脉冲。
在双半载波/双参考方式中，如参照图7以及图8进行说明的那样，基于作为半载波与指令值(第一U相电压指令Vu1＊＊、第二U相电压指令Vu2＊＊)的振幅中心相比设定在高电压侧或者低电压侧的一方(这里是高电压侧)的第一半载波(第一载波CA1)和第一逆变器11用的第一指令值(第一U相电压指令Vu1＊＊)来生成第一逆变器11用的脉冲。另外，在该方式中，基于与第一半载波(第一载波CA1)相差180度的相位且设定在与第一半载波(第一载波CA1)相同的一侧(高电压侧)的第二半载波(第二载波CA2)和与第一指令值(第一U相电压指令Vu1＊＊)的相位相差180度的第二逆变器12用的第二指令值(第二U相电压指令Vu2＊＊)来生成第二逆变器12用的脉冲。
另外，如后面参照表2所述，在第一速度区域VR1以及第二速度区域VR2中，存在不进行混合脉宽调制，而通过脉宽调制控制逆变器10的情况。图9示出了在第一速度区域VR1中第一逆变器11以及第二逆变器12都通过连续脉宽调制控制进行控制的情况下的、第一U相电压指令Vu1＊＊、第二U相电压指令Vu2＊＊、载波CA、第一U相上段侧开关控制信号Su1+以及第二U相上段侧开关控制信号Su2+的一个例子。另外，图10示出了在第二速度区域VR2中第一逆变器11以及第二逆变器12都通过不连续脉宽调制控制进行控制的情况下的、第一U相电压指令Vu1＊＊、第二U相电压指令Vu2＊＊、载波CA、第一U相上段侧开关控制信号Su1+以及第二U相上段侧开关控制信号Su2+的一个例子。
在第一逆变器11以及第二逆变器12均被开关控制的情况下，第一U相电压指令Vu1＊＊和第二U相电压指令Vu2＊＊是大体相差180度的相位。例如，U相电压的最大振幅为“(4/3)E”，线间电压的最大振幅为“2E”(还参照图3的向量图)。另外，第一直流电源61和第二直流电源62独立，第一直流电源61的第一电压E1和第二直流电源62的第二电压E2也可以是不同的值。例如，准确地说，U相电压的最大振幅是“((2/3)E1)+(2/3)E2”，但为了便于理解，在本说明书中设为“E1＝E2＝E”。从两个逆变器10向旋转电机80供给相同的电力。此时，对双方的逆变器10赋予相位相差180度(π)的相同的电压指令(V＊＊)。
然而，在对逆变器10进行开关控制的情况下，有时与交流电流的基波重叠的脉动成分产生声频频带的噪声。在分别以不同的形态的脉冲控制两个逆变器10的情况下，产生与各个脉冲对应的脉动，存在声频频带的噪声增加的担忧。特别是在旋转电机80的旋转速度是低速的情况下，脉动成分的频率(或其边带频率)包含于声频频带的可能性变高。优选旋转电机80的控制方式、即逆变器10的控制方式根据动作条件而适当地设定，以便能够兼得系统效率高的动作和可听噪声的减少。
在本实施方式的旋转电机控制装置1，被设置为作为旋转电机80的控制模式能够在损失减少优先模式(效率优先模式)和噪声减少优先模之间切换。在损失减少优先模式中，旋转电机控制装置1如上文参照表1所述，使用混合脉宽调制控制对逆变器10进行开关控制。在噪声减少优先模式中，旋转电机控制装置1如下述的表2所例示，使用脉宽调制控制对逆变器10进行开关控制。
[表2]
R Mi_sys INV1 Mi_inv1 INV2 Mi_inv2
VR1 M＜b CPWM M＜b CPWM M＜b
VR2-2 b≤M＜0.78 DPWM b≤M＜0.78 DPWM b≤M＜0.78
VR3 M＝0.78 1-Pulse M＝0.78 1-Pulse M＝0.78
在对逆变器10进行开关控制的情况下，有时与交流电流的基波重叠的脉动成分产生声频频带的噪声。特别是在旋转电机80的旋转速度是低速的情况下，脉动成分的频率(或其边带频率)包含于声频频带的可能性变高。在混合脉宽调制中，如图5～图8所示，在电角的半周期中，分别以不同的脉冲的形态控制两个逆变器10，所以产生与各个脉冲对应的脉动，存在声频频带的噪声增加的可能性。在旋转电机80的旋转速度相对低的第一速度区域VR1以及第二速度区域VR2中，伴随着车辆的行驶的声音(轮胎与路面的接地音等行驶音)也较小，所以在从被驱动的一个逆变器10输出的噪声是声频频带的噪声的情况下，噪声有可能更容易被利用者听到。
例如，优选在车辆的起步时、朝向停止的减速时，考虑到声频频带的噪声容易被利用者听到而选择噪声减少优先模式，在车辆稳定行驶的稳定运转时，选择损失减少优先模式。另外，上述模式也可以通过利用者的操作(设定开关(也包含来自触摸面板等的输入))来选择。
在噪声减少优先模式中，在旋转电机80的旋转速度相对低的第一速度区域VR1以及第二速度区域VR2中，不通过混合脉宽调制控制而通过脉宽调制控制来控制第一逆变器11和第二逆变器12。对于向定子线圈8流动电流的两个逆变器10而言，电流的相位相差大致180度，所以包含脉动成分的电流的相位相差大致180度。因此，能够使脉动成分的至少一部分相互抵消，能够减少声频频带的噪声。
然而，如上所述，在直流与交流之间转换电力的逆变器10的直流侧连接有用于使直流电压平滑化的平滑电容器4。若该平滑电容器4产生任何故障，则有时平滑电容器4的电容减少，或平滑电容器4的电阻变得极小。如上所述，在本实施方式中，如图1所示，各个平滑电容器4并联连接多个电容器单元4C而构成。例如，在产生了多个电容器单元4C中的一个以上成为开路状态的开路故障的情况下，由上述电容器单元4C构成的平滑电容器4的电容降低。若平滑电容器4的电容减少则直流电流的纹波变大，另外，由于减少被积蓄的电荷而直流链路电压Vdc容易上升。另外，在产生了多个电容器单元4C中的至少一个成为短路状态的短路故障的情况下，逆变器10的直流侧的正极P和负极FG短路。
在本实施方式中，在第一平滑电容器41以及第二平滑电容器42中的任一个平滑电容器4产生了故障的情况下，确定故障的平滑电容器4，执行适当的失效安全控制。而且，至少经由第一逆变器11以及第二逆变器12中的任一个来驱动旋转电机80。
如上所述，对具有相互独立的多相开路绕组(定子线圈8)的旋转电机80进行驱动控制的旋转电机控制系统100具备：与开路绕组的一端侧连接的第一逆变器11；与开路绕组的另一端侧连接的第二逆变器12；连接有第一逆变器11的第一直流电源61；连接有第二逆变器12的第二直流电源62；与第一直流电源61并联连接的第一平滑电容器41；与第二直流电源62并联连接的第二平滑电容器42；以及作为能够相互独立地控制第一逆变器11以及第二逆变器12的各个的控制部的旋转电机控制装置1。旋转电机控制装置1当在第一直流电源61中流动的电流(第一电池电流Ib1)的波峰值亦即第一波峰值Ibpp1与在第二直流电源62中流动的电流(第一电池电流Ib1)的波峰值亦即第二波峰值Ibpp2之差是预先规定的判定阈值(差阈值Idiff_ref)以上、且第一波峰值Ibpp1比第二波峰值Ibpp2大时，判定为第一平滑电容器41处于开路故障，在第一波峰值Ibpp1与第二波峰值Ibpp2之差是判定阈值(差阈值Idiff_ref)以上、且第二波峰值Ibpp2比第一波峰值Ibpp1大的情况下，判定为第二平滑电容器42处于开路故障。
另外，虽详细情况将在后述，但判定阈值(差阈值Idiff_ref)，在输出旋转电机80能够输出的最大转矩的一半以上的规定转矩过程中，被设定为对应于在与第一平滑电容器41以及第二平滑电容器42中的产生了开路故障的平滑电容器4连接的直流电源6中流动的电流(电池电流Ib)的波峰值(Ibpp)、与在与正常的平滑电容器4连接的直流电源6中流动的电流(电池电流Ib)的波峰值之差对应的值。
另外，如上所述，旋转电机控制系统100具备：将第一直流电源61与第一平滑电容器41以及第一逆变器11的电连接切断和接通的第一接触器91、以及将第二直流电源62与第二平滑电容器42以及第二逆变器12的电连接切断和接通的第二接触器92。当在第一直流电源61中流动的电流(第一电池电流Ib1)是预先规定的过电流阈值以上时，第一接触器91断开，当在第二直流电源62中流动的电流(第二电池电流Ib2)是过电流阈值以上时，第二接触器92断开。例如，第一接触器91基于第一电池电流Ib1，第二接触器92基于第二电池电流Ib2，由旋转电机控制装置1进行开闭控制。另外，旋转电机控制装置1在第一平滑电容器41的两端电压(第一直流链路电压Vdc1)是预先规定的短路时电压Vshrt_ref以下，且在第一直流电源61中流动的电流(第一电池电流Ib1)是预先规定的短路时电流Ishrt_ref以下的情况下，判定为第一平滑电容器41处于短路故障。另外，旋转电机控制装置1在第二平滑电容器42的两端电压(第二直流链路电压Vdc2)是短路时电压Vshrt_ref以下，且在第二直流电源62中流动的电流(第二电池电流Ib2)是过电流阈值(OC_ref)以上的情况下，被开路。例如，第一接触器91基于第一电池电流Ib1，在第二接触器92(第二电池电流Ib2)是短路时电流Ishrt_ref以下的情况下，判定为第二平滑电容器42处于短路故障。
以下，具体地说明这些平滑电容器4产生了开路故障、短路故障时的失效安全控制。图11的流程图示出了平滑电容器4的开路故障的检测以及失效安全控制的一个例子，图12示出了平滑电容器4的短路故障的检测以及失效安全控制的一个例子。
首先，参照图11对开路故障时进行说明。如图11所示，旋转电机控制装置1首先检测第一电池电流Ib1、第二电池电流Ib2(#1)。第一电池电流Ib1以及第二电池电流Ib2(总称为电池电流Ib)分别由在图1等中未图示的电流传感器计测，例如通过旋转电机控制装置1经由CAN(Controller Area Network：控制器局域网)等车内网络取得而被检测。旋转电机控制装置1根据向量控制的控制周期来检测第一电池电流Ib1以及第二电池电流Ib2。若检测周期长则分辨率低，若检测周期过短则存储器等临时存储装置的容量会被挤压，而且运算负荷也增大。因此，例如优选以向量控制的控制周期为单位，一次次地检测第一电池电流Ib1以及第二电池电流Ib2。
旋转电机控制装置1运算检测出的电池电流Ib的波峰值(峰峰值)，并且运算第一电池电流Ib1的波峰值(第一波峰值Ibpp1)与第二电池电流Ib2的波峰值(第二波峰值Ibpp2)之差(绝对值)。
而且，旋转电机控制装置1判定该差是否是差阈值Idiff_ref(判定阈值)以上(#2)。在该差是差阈值Idiff_ref以上的情况下，第一电池电流Ib1的纹波与第二电池电流Ib2的纹波之间存在差，第一平滑电容器41以及第二平滑电容器42中的任一个的电容减少，即、存在平滑电容器4产生了开路故障的可能性。因此，旋转电机控制装置1在该差是差阈值Idiff_ref(判定阈值)以上的情况下，判定第一波峰值Ibpp1和第二波峰值Ibpp2中的哪个大(#3)。
在第一波峰值Ibpp1比第二波峰值Ibpp2大的情况下，旋转电机控制装置1判定为第一平滑电容器41产生了开路故障，并将第一平滑电容器41产生了故障的情况报告给车辆的乘客(#5)。例如，使车室内的警告灯点亮，或使显示器面板显示消息。另外，在能够与车外的网络连接的情况下，也可以向修理工厂/道路服务公司/乘客的智能手机等发送故障信息。同样，在第二波峰值Ibpp2比第一波峰值Ibpp1大的情况下，旋转电机控制装置1判定为第二平滑电容器42产生了开路故障，并将第二平滑电容器42产生了故障的情况报告给车辆的乘客(#5)。
在平滑电容器4产生了开路故障，平滑电容器4的电容也小于额定电容的情况下，如上所述，由于直流电流的纹波变大，另外，被积蓄的电荷减少，所以直流链路电压Vdc容易上升。然而，在直流电流的纹波对旋转电机80、逆变器10造成的影响比较轻微的情况下、旋转电机80的反电动势比较小而难以引起直流链路电压Vdc的上升的情况下等，即使继续旋转电机80的驱动也不会有大问题。因此，旋转电机控制装置1限制在直流电流的纹波比较小，另外，旋转电机80的反电动势比较小的动作区域，继续旋转电机80的驱动(#6)。
接下来，参照图12对短路故障时进行说明。如图12所示，旋转电机控制装置1首先检测第一平滑电容器41的两端电压(第一直流链路电压Vdc1)、第二平滑电容器42的两端电压(第二直流链路电压Vdc2)、第一电池电流Ib1、第二电池电流Ib2(#21)。分别由在图1等中未图示的电压传感器计测第一直流链路电压Vdc1以及第二直流链路电压Vdc2(总称为直流链路电压Vdc)，例如通过旋转电机控制装置1经由CAN等车内网络取得而被检测。如上所述，第一电池电流Ib1以及第二电池电流Ib2也分别由在图1等中未图示的电流传感器计测，例如通过旋转电机控制装置1经由CAN等车内网络取得而被检测。旋转电机控制装置1根据向量控制的控制周期，检测第一直流链路电压Vdc1、第二直流链路电压Vdc2、第一电池电流Ib1以及第二电池电流Ib2。
另外，在平滑电容器4产生了短路故障的情况下，连接有该平滑电容器4的一侧的直流链路电压Vdc下降到大致零[V]。若从直流电源6观察，则由于负荷大致为零，所以理论上流动几乎无限大的大电流的电池电流Ib。因此，例如通过未图示的过电流检测电路等的动作将与该直流电源6连接的接触器9控制为打开状态。该过电流检测电路例如可以是熔断器等，例如在接触器9由电磁继电器构成的情况下，能够通过切断对电磁继电器的线圈的通电，将电磁继电器设为开路状态。若接触器9成为打开状态，则包含平滑电容器4的逆变器10侧的电路与直流电源6被切离，所以电池电流Ib大致为零。在上述步骤#21中检测的电池电流Ib、直流链路电压Vdc是在接触器9成为打开状态之后检测出的。
接着步骤#21，旋转电机控制装置1判定直流链路电压Vdc是否是短路时电压Vshrt_ref以下，且电池电流Ib是否是短路时电流Ishrt_ref以下(#22)。然后，在满足了判定条件的情况下，旋转电机控制装置1判定为平滑电容器4处于短路故障，将连接有该平滑电容器4的一侧的逆变器10设定为故障侧逆变器，将另一侧的逆变器10设定为正常侧逆变器(#23)。即、通过平滑电容器4的短路，直流的正负两极间成为短路状态，直流链路电压Vdc下降到接近零[V]，且通过电池电流Ib的过电流使接触器9成为打开状态，判定电池电流Ib是否成为零[A]。因此，短路时电压Vshrt_ref被设定为大致零[V]，短路时电流Ishrt_ref被设定为大致零[A]。
具体而言，旋转电机控制装置1判定第一直流链路电压Vdc1是否是短路时电压Vshrt_ref以下，且第一电池电流Ib1是是否短路时电流Ishrt_ref以下(#22a)。而且，在满足了判定条件的情况下，旋转电机控制装置1判定为第一平滑电容器41处于短路故障，将连接有第一平滑电容器41的第一逆变器11设定为故障侧逆变器，将另一个第二逆变器12设定为正常侧逆变器(#23a)。在不满足步骤#22a的判定条件的情况下，旋转电机控制装置1判定第二直流链路电压Vdc2是否是短路时电压Vshrt_ref以下，且第二电池电流Ib2是否是短路时电流Ishrt_ref以下(#22b)。而且，在满足了判定条件的情况下，旋转电机控制装置1判定为第二平滑电容器42处于短路故障，将第二平滑电容器42的第二逆变器12设定为故障侧逆变器，将另一个第一逆变器11设定为正常侧逆变器(#23b)。另外，当然步骤#22a和步骤#22b的顺序也可以相反。
另外，虽在图12中没有示出，但也可以与图11的步骤#4以及步骤#5相同，在步骤#23中在判断为平滑电容器4处于短路故障的情况下，是向车辆的驾驶员等报告该短路故障的形态。
旋转电机控制装置1若判定为第一平滑电容器41以及第二平滑电容器42的一方产生了短路故障，则对第一逆变器11以及第二逆变器12进行关闭控制(#24)。即、不仅是故障侧逆变器，还包含正常侧逆变器，对双方的逆变器10进行关闭控制。这里，在旋转电机80的旋转速度(这里用“ω”表示)是第一速度阈值ωth1以上的情况下，对双方的逆变器10进行了关闭控制的状态被维持，通过所谓的制动力矩使旋转电机80的旋转速度降低(#25、#26)。然后，若旋转电机80的旋转速度小于第二速度阈值ωth2，则旋转电机控制装置1对故障侧逆变器进行主动短路控制，并对正常侧逆变器通过脉宽调制控制来进行驱动，通过所谓的一个逆变器驱动来驱动旋转电机80(#27、#28)。另外，第一速度阈值ωth1以及第二速度阈值ωth2也可以是相同的值，在该情况下，总称两者而称为速度阈值ωth。
在旋转电机80的旋转速度比较高的情况下，伴随着旋转电机80的旋转的逆电动势比正常侧逆变器的直流链路电压Vdc高，其结果是，与故障侧逆变器的开关元件3并联连接的续流二极管35接通而电流经由第一逆变器11以及第二逆变器12向定子线圈8流动。若旋转速度变低，逆电动势也降低则对故障侧逆变器进行主动短路控制，由此能够使电流经由第一逆变器11以及第二逆变器12向定子线圈8流动。故障侧逆变器被短路，如上所述，定子线圈8成为以故障侧逆变器为中性点被Y字连接的定子线圈8，对正常侧逆变器进行开关控制，由此驱动控制旋转电机80。
这样，旋转电机控制装置1在第一平滑电容器41的两端电压(第一直流链路电压Vdc1)是预先规定的短路时电压Vshrt_ref以下，且在第一直流电源61中流动的电流(第一电池电流Ib1)是预先规定的短路时电流Ishrt_ref以下的情况下，判断为第一平滑电容器41处于短路故障。另外，旋转电机控制装置1在第二平滑电容器42的两端电压(第二直流链路电压Vdc2)是短路时电压Vshrt_ref以下，且在第二直流电源62中流动的电流(第二电池电流Ib2)是过电流阈值(OC_ref)以上的情况下，被开路。例如，第一接触器91基于第一电池电流Ib1，在第二接触器92(第二电池电流Ib2)是短路时电流Ishrt_ref以下的情况下，判断为第二平滑电容器42处于短路故障。
平滑电容器4产生短路故障，由此平滑电容器4的两端电压大致成为零，并成为短路时电压以下。另外，因短路而流动大的电流，接触器9成为打开状态，所以向直流电源6流动的电流也大致为零。因此，能够通过向直流电源6流动的电流和平滑电容器4的两端电压适当地判定平滑电容器4是否产生了短路故障。
另外，如上文参照图12所述，旋转电机控制装置1在判定为第一平滑电容器41或者第二平滑电容器42处于短路故障的情况下，在旋转电机80的旋转速度是预先规定的速度阈值(第一速度阈值ωth1)以上的状态下，通过关闭控制来控制第一逆变器11以及第二逆变器12双方。另外，旋转电机控制装置1在旋转电机80的旋转速度小于速度阈值(第一速度阈值ωth1、第二速度阈值ωth2)的状态下，通过脉宽调制控制来控制第一逆变器11以及第二逆变器12中的、连接有正常的平滑电容器4的逆变器10，通过主动短路控制来控制连接有处于短路故障的平滑电容器4的逆变器10。
在旋转电机80的旋转速度相对高的情况下，通过对两逆变器10进行关闭控制，能够利用所谓的制动力矩使旋转电机80的旋转速度降低。在旋转电机80的旋转速度相对低的情况下，通过对连接有发生了短路故障的平滑电容器4的逆变器10进行主动短路控制，能够使该逆变器10短路，将具有开路绕组的旋转电机80设为具有在该逆变器10侧使开路绕组短路的Y字结线的绕组的旋转电机80。而且，控制部(旋转电机控制装置1)能够通过连接有正常的平滑电容器4的一侧的逆变器10适当地控制具备该Y字结线型的绕组的旋转电机80。
另外，旋转电机控制装置1即使在旋转电机80的旋转速度高的情况下，也可以不对双方的逆变器10进行关闭控制，而通过主动短路控制来控制连接有发生了短路故障的平滑电容器4的逆变器10，通过关闭控制对连接有正常的平滑电容器4的逆变器10进行控制。
另外，在本实施方式中，虽例示并说明了旋转电机控制装置1检测平滑电容器4产生了开路故障的情况以及产生了短路故障的情况双方的形态。然而，也可以是旋转电机控制装置1仅检测平滑电容器4的开路故障的形态。同样，也可以是旋转电机控制装置1仅检测平滑电容器4的短路故障的形态。
以下，参照图13～图18对平滑电容器4产生了开路故障的情况的模拟结果进行说明，参照图19～图21对平滑电容器4产生了短路故障的情况的模拟结果进行说明。首先，对平滑电容器4产生了开路故障的情况进行说明。图13～图14例示出了在低转矩指令(例如30[Nm]左右)的混合连续脉宽调制的控制时产生了开路故障的情况，图15～图16例示出了在低转矩指令(例如30[Nm]左右)的不连续脉宽调制的控制时产生了开路故障的情况，图17～图18示出了在高转矩指令(例如140[Nm]左右)的不连续脉宽调制的控制时产生了开路故障的情况。另外，图13、图15、图17的波形图分别示出了电池电流Ib的纹波波形的一个例子，图14、图16、图18的波形图分别示出了直流链路电压Vdc的纹波波形的一个例子。在所有的图13～图18中，例示出了第二平滑电容器42产生了开路故障的情况。下述所示的表3示出了电池电流Ib的波峰值的一个例子。另外，下述所示的表4示出了直流链路电压Vdc的波峰值的一个例子。
[表3]
[表4]
根据表4可知，与旋转电机80的转矩指令无关，并没有被观测到直流链路电压Vdc的波峰值有较大的差。因此，即使在平滑电容器4产生了开路故障的情况下，也很难通过直流链路电压Vdc进行辨别。另一方面，如表3所示，对于电池电流Ib而言，与旋转电机80的转矩指令是低转矩的情况相比，高转矩一方的波峰值变大。另外，相对地即使是低转矩，与直流链路电压Vdc相比，波峰值之差在第一逆变器11侧和第二逆变器12侧也较大。因此，如上所述，旋转电机控制装置1能够基于电池电流Ib，适当地判定平滑电容器4的短路故障来执行失效安全控制。
然而，因兼顾成本等，通常测定电池电流Ib的电流传感器的精度存在限制。由于电流传感器的个体差、伴随着动作环境的误差等，有时电流传感器的测定值产生10[A]左右的误差。因此，在表3所示那样的低转矩的情况下，有时很难区别波峰值的差是由平滑电容器4的开路故障引起的还是由电流传感器的误差引起的。因此，在旋转电机80的转矩相对高的情况下，优选判定平滑电容器4的开路故障的有无。
旋转电机80的转矩低的情况与转矩大的情况相比，由于向定子线圈8流动的电流也小，所以平滑电容器4的平滑作用充分发挥功能。因此，如表3以及表4所示，即使一个平滑电容器4产生了开路故障，也不会向一个直流电源6流入非常大的电池电流Ib，使直流电源6消耗的可能性低。另外，由于电池电流Ib以及直流链路电压Vdc也没有产生大的变化，所以对逆变器10的开关元件3的影响也几乎没有增加。同样，对旋转电机80的定子线圈8的影响也几乎没有增加。因此，对将旋转电机80作为车轮的驱动力源的车辆的行驶也几乎没有影响。因此，旋转电机控制装置1也可以不特别限制旋转电机80的驱动。因此，优选差阈值Idiff_ref根据旋转电机80的转矩比较高的情况下的波峰值之差来设定。
例如，在输出旋转电机80能够输出的最大转矩的一半以上的规定转矩的过程中，差阈值Idiff_ref被设定为在第一平滑电容器41以及第二平滑电容器42中的与产生了开路故障的平滑电容器4连接的直流电源6中流动的电池电流Ib的波峰值(Ibpp)、与在连接于正常的平滑电容器4的直流电源6中流动的电池电流Ib的波峰值(Ibpp)之差对应的值。另外，优选该规定转矩中的差是检测电池电流Ib的电流传感器的误差的2倍以上。
在该差小的情况下，即使一个平滑电容器4产生了开路故障，对直流电源6、逆变器10、旋转电机80、车辆也几乎不造成影响。因此，即使没有检测平滑电容器4产生了开路故障也没有问题。另一方面，在差大的情况下，存在对直流电源6、逆变器10、旋转电机80中的任一个造成影响的可能性。因此，优选迅速地检测出平滑电容器4产生异常的情况。根据发明者的实验、模拟，可知若旋转电机80的转矩变大，则该差也变大。如上述那样，若根据旋转电机80输出规定转矩的过程中的该差来设定判定阈值(差阈值Idiff_ref)，则能够适当地检测出平滑电容器4的开路故障。
在本实施方式中，旋转电机80是搭载于车辆并驱动该车辆的车轮的驱动力源。如上文参照图11所述，旋转电机控制装置1在判定为第一平滑电容器41或者第二平滑电容器42处于开路故障的情况下，将旋转电机80能够输出的转矩以及旋转速度限制在规定范围内，并且对车辆的驾驶员发出警。
如上所述，根据发明者的实验、模拟，可知若旋转电机80的转矩变大，则在与产生了放故障的平滑电容器4连接的直流电源6中流动的电流(电池电流Ib)的波峰值(Ibpp)、与在与正常的平滑电容器4连接的直流电源6中流动的电流(电池电流Ib)的波峰值(Ibpp)之差也变大。即、若旋转电机80的转矩变小，则该差小到不能检测平滑电容器4的开路故障的程度。在该差小的情况下，即使一个平滑电容器4产生了开路故障，也对直流电源6、逆变器10、旋转电机80几乎不造成影响。旋转电机控制装置1(控制部)，通过将旋转电机80能够输出的转矩以及旋转速度限制在规定范围内，能够将该差抑制得较小。另外，优选该规定范围被设定为即使一个平滑电容器4产生了开路故障，该差也不超过判定阈值(差阈值Idiff_ref)那样的范围。其中，通过限制旋转电机80的转矩以及旋转速度，车辆的行驶也被限制。通过向车辆的驾驶员发出警告，能够促使将车辆入库到修配厂等并进行平滑电容器4的开路故障的修理。
另外，旋转电机控制装置1也可以仅限制旋转电机80的转矩以及旋转速度，而不发出警告，相反，也可以仅发出警告而不限制旋转电机80的转矩以及旋转速度。另外，旋转电机控制装置1也可以是既不进行旋转电机80的转矩以及旋转速度的限制也不进行警告的报告的结构。例如，在旋转电机80的转矩高的情况下，若平滑电容器4产生了开路故障，则如上所述，电池电流Ib之差变大。然而，这不会立即导致直流电源6、逆变器10、旋转电机80产生连锁的故障。因此，在检测出平滑电容器4产生了开路故障之后的动作例如也可以是将平滑电容器4的故障存储于车辆的诊断记录存储器等。
另外，在上述中，例示并说明了在低转矩的情况下，为了抑制开路故障的误检测，根据在输出规定转矩的过程中的电池电流Ib之差来设定差阈值Idiff_ref的形态。如上所述，这考虑了计测电池电流Ib的电流传感器的精度。然而，在能够充分地确保该电流传感器的精度的情况下，无论规定转矩如何，也可以根据低转矩的该差来设定差阈值Idiff_ref。另外，无论旋转电机80的转矩如何，都不妨碍设定差阈值Idiff_ref。
接下来，参照图19～图21对平滑电容器4产生了短路故障的情况下的模拟结果进行说明。图19的波形图示出了作为第二平滑电容器42产生了短路故障时的失效安全控制进行关闭的情况和进行主动短路控制的情况下的三相电流波形的一个例子。图20的波形图示出了作为第二平滑电容器42产生了短路故障时的失效安全控制进行关闭的情况和进行主动短路控制的情况下的电池电流Ib的一个例子。图21的波形图示出了作为第二平滑电容器42产生了短路故障时的失效安全控制进行关闭的情况和进行主动短路控制的情况下的直流链路电压Vdc的一个例子。图19～图21示出了旋转电机80的旋转速度是所谓的高旋转区域的情况下的波形。另外，这里所说的高旋转区域是通过旋转电机80的反电动势旋转电机80以续流二极管35接通的旋转速度以上旋转的动作区域。
如图19所示，在高旋转区域中，无论是在对故障侧逆变器亦即第二逆变器12进行了关闭控制的情况，还是进行了主动短路控制的情况，三相电流波形相同。如图20所示，第二逆变器12通过续流二极管35接通而被短路，成为定子线圈8的中性点。因此，第二逆变器12侧的第二电池电流Ib2成为零。再生电流流入第一逆变器11侧的第一电池电流Ib1。另外，如图21所示，第二逆变器12侧的第二直流链路电压Vdc2因第二平滑电容器42的短路而大致为零。第一逆变器11侧的第一直流链路电压Vdc1因第二平滑电容器42的短路而电压稍微上升。
在第二平滑电容器42产生了短路故障，作为失效安全控制执行了关闭控制的情况下，在旋转电机80的旋转速度低的情况下，无论旋转电机80的转矩如何，电流都不流向第一直流电源61，不会超过第一直流电源61的额定。同样，电流也不流向逆变器10，不会导致开关元件3的破坏。由于电流也不流向定子线圈8，所以也不会导致旋转电机80的故障。车辆因惯性转矩而逐渐减速。因此，例如即使在车辆行驶中，平滑电容器4产生了短路故障的情况下，也能够使车辆行驶并停车在路边等安全位置。能够进行所谓的跛行模式(limp home)。
在旋转电机80的旋转速度高的情况下，仅与正常侧逆变器亦即第一逆变器11连接的第一直流电源61与旋转电机80连接。因此，如图20所示，虽流动大的电池电流Ib，但处于直流电源6的使用范围内而没有问题。同样，虽在逆变器10以及定子线圈8中也流动相同程度的电流，但它们也处于使用范围内而没有问题。另外，如上面参照图12所述，在旋转电机80的旋转速度高的情况下，车辆由于由对双方的逆变器10进行关闭控制而产生的制动力矩而减速。而且，在车辆的速度充分降低之后，通过正常侧逆变器的一个逆变器驱动对旋转电机80驱动控制。因此，与低旋转速度的情况相同，例如即使在车辆行驶中，平滑电容器4产生了短路故障的情况下，也能够使车辆行驶并停车在路边等安全的位置。能够进行所谓的跛行模式(limp home)。
如以上说明的那样，根据本实施方式，在分别设置在开路绕组的两端的两个逆变器分别具备的平滑电容器的一个产生了故障的情况下，也能够确定发生了故障的平滑电容器。
〔实施方式的概要〕
以下，简单地说明在上述中说明的旋转电机控制系统(100)的概要。
对具有相互独立的多相开路绕组(8)的旋转电机(80)进行驱动控制的旋转电机控制系统(100)作为一个实施方式具备：与上述开路绕组(8)的一端侧连接的第一逆变器(11)；与上述开路绕组(8)的另一端侧连接的第二逆变器(12)；连接有上述第一逆变器(11)的第一直流电源(61)；连接有上述第二逆变器(12)的第二直流电源(62)；与上述第一直流电源(61)并联连接的第一平滑电容器(41)；与上述第二直流电源(62)并联连接的第二平滑电容器(42)；以及能够相互独立地控制上述第一逆变器(11)以及上述第二逆变器(12)的各个的控制部(1)，上述控制部(1)当在上述第一直流电源(61)中流动的电流的波峰值(Ibpp)亦即第一波峰值(Ibpp1)、与在上述第二直流电源(62)中流动的电流的波峰值(Ibpp)亦即第二波峰值(Ibpp2)之差是预先规定的判定阈值(diff_reff)以上、且上述第一波峰值(Ibpp1)比上述第二波峰值(Ibpp2)大时，判定为上述第一平滑电容器(41)处于开路故障，在上述第一波峰值(Ibpp1)与上述第二波峰值(Ibpp2)之差是上述判定阈值(diff_ref)以上、且上述第二波峰值(Ibpp2)比上述第一波峰值(Ibpp1)大时，判定为上述第二平滑电容器(42)处于开路故障。
在平滑电容器(4)的电容变小时，例如在直流电源(6)中流动的电流产生了纹波的情况下，使该纹波平滑化的能力降低，该纹波的波峰值(Ibpp)变大。在第一平滑电容器(41)以及第二平滑电容器(42)中的一方产生了开路故障而电容降低的情况下，第一平滑电容器(41)和第二平滑电容器(42)的纹波的平滑化能力的差扩大，纹波的波峰值(Ibpp)之差变大。由于存在静电电容的差越大，则该差也越大的趋势，所以控制部(1)在该差是判定阈值(diff_ref)以上的情况下，能够判定为任一个平滑电容器(4)产生了开路故障。另外，根据发明者的实验、模拟，可知波峰值(Ibpp)的大小中产生开路故障的平滑电容器(4)和正常的平滑电容器(4)中以相同的趋势进行增减，所以很难区别，无法适当地进行故障的判定。但是，静电电容减少的平滑电容器(4)的波峰值(Ibpp)较大地增加，所以在一个平滑电容器(4)产生了开路故障的情况下，波峰值(Ibpp)之差变大。因此，控制部(1)能够通过差来适当地判定平滑电容器(4)是否产生了开路故障。另外，由于静电电容越小则纹波的平滑化能力越差，所以纹波的波峰值(Ibpp)变大。因此，控制部(1)能够判定为平滑电容器(4)的开路故障产生在波峰值(Ibpp)更大的一个中。这样，根据本结构，在分别设置在开路绕组(8)的两端的两个逆变器(10)分别具备的平滑电容器(4)的一方产生了故障的情况下，能够确定故障的平滑电容器(4)。
这里，优选在输出上述旋转电机(80)能够输出的最大转矩的一半以上的规定转矩的过程中，上述判定阈值(diff_ref)被设定为与在与上述第一平滑电容器(41)以及上述第二平滑电容器(42)中的产生了开路故障的平滑电容器(4)连接的直流电源(6)中流动的电流的波峰值(Ibpp)、与在与正常的平滑电容器(4)连接的上述直流电源(6)中流动的电流的波峰值(Ibpp)之差对应的值。
在该差小的情况下，即使在一个平滑电容器(4)产生了开路故障，也对直流电源(6)、逆变器(10)、旋转电机(80)、车辆几乎不造成影响。因此，即使没有检测出平滑电容器(4)产生了开路故障也没有问题。另一方面，在差大的情况下，有可能对直流电源(6)、逆变器(10)、旋转电机(80)中的任一个造成影响。因此，优选迅速地检测出平滑电容器(4)产生异常的情况。根据发明者的实验、模拟，可知若旋转电机(80)的转矩变大，则该差也变大。如上述那样，若能够根据旋转电机(80)输出规定转矩时的该差来设定判定阈值(diff_ref)，则能够适当地检测平滑电容器(4)的开路故障。
另外，优选上述旋转电机(80)是搭载于车辆并驱动该车辆的车轮的驱动力源，上述控制部(1)在判定为上述第一平滑电容器(41)或者上述第二平滑电容器(42)处于开路故障的情况下，将上述旋转电机(80)能够输出的转矩以及旋转速度限制在规定范围内，并且向上述车辆的驾驶员发出警告。
根据发明者的实验、模拟，可知若旋转电机(80)的转矩变大，则在与产生了开路故障的平滑电容器(4)连接的直流电源(6)中流动的电流(电池电流(Ib))的波峰值(Ibpp)、与在与正常的平滑电容器(4)连接的直流电源(6)中流动的电流(电池电流(Ib))的波峰值(Ibpp)之差也变大。即、若旋转电机(80)的转矩变小，则该差小到无法检测出平滑电容器(4)的开路故障的程度。在该差小的情况下，即使在一个平滑电容器(4)产生了开路故障，也对直流电源(6)、逆变器(10)、旋转电机(80)几乎不造成影响。控制部(1)通过将旋转电机(80)能够输出的转矩以及旋转速度限制在规定范围内，能够将该差抑制得较小。另外，优选即使在一个平滑电容器(4)产生了开路故障，该规定范围被设定为该差不超过判定阈值(diff_ref)那样的范围。但是，旋转电机(80)的转矩以及旋转速度被限制，由此车辆的行驶也被限制。通过向车辆的驾驶员发出警告，能够促使使车辆入库到修配厂等并进行平滑电容器(4)的开路故障的修理。
另外，优选旋转电机控制系统(100)具备：将上述第一直流电源(61)与上述第一平滑电容器(41)以及上述第一逆变器(11)的电连接切断和接通的第一接触器(91)；以及将上述第二直流电源(62)与上述第二平滑电容器(42)以及上述第二逆变器(12)的电连接切断和接通的第二接触器(92)，当在上述第一直流电源(61)中流动的电流(Ib1)是预先规定的过电流阈值以上时，上述第一接触器(91)断开，当在上述第二直流电源(62)中流动的电流(Ib2)上述过电流阈值以上时，上述第二接触器(92)断开，上述控制部(1)在上述第一平滑电容器(41)的两端电压(Vdc1)是预先规定的短路时电压(Vshrt_ref)以下、且在上述第一直流电源(61)中流动的电流(Ib1)是预先规定的短路时电流(Ishrt_ref)以下的情况下，判定为上述第一平滑电容器(41)处于短路故障，在上述第二平滑电容器(42)的两端电压(Vdc2)是上述短路时电压(Vshrt_ref)以下、且在上述第二直流电源(62)中流动的电流(Ib2)是上述短路时电流(Ishrt_ref)以下的情况下，判定为上述第二平滑电容器(42)处于短路故障。
由于平滑电容器(4)产生了短路故障，平滑电容器(4)的两端电压(Vdc)大致成为零，成为短路时电压(Vshrt_ref)以下。另外，因短路而流动大的电流，接触器(9)成为打开状态，从而流向直流电源(6)的电流也大致为零。因此，能够通过流向直流电源(6)的电流(Ib)和平滑电容器(4)的两端电压(Vdc)，适当地判定平滑电容器(4)是否产生了短路故障。
另外，优选上述第一逆变器(11)以及上述第二逆变器(12)各自的交流一相的臂(3A)由上段侧开关元件(3H)和下段侧开关元件(3L)的串联电路构成，上述控制部(1)能够通过将上述第一逆变器(11)以及上述第二逆变器(12)各自的全部的上述上段侧开关元件(3H)设为截止状态并将全部的上述下段侧开关元件(3L)设为导通状态，或者将全部的上述上段侧开关元件(3H)设为导通状态并将全部的上述下段侧开关元件(3L)设为截止状态的主动短路控制，以及将多相全部的上述开关元件(3)的全部设为截止状态的关闭控制来进行控制，上述控制部(1)在判断为上述第一平滑电容器(41)或者上述第二平滑电容器(42)处于短路故障的情况下，在上述旋转电机(80)的旋转速度是预先规定的速度阈值(ωth)以上的状态下，通过关闭控制开控制上述第一逆变器(11)以及上述第二逆变器(12)双方，在上述旋转电机(80)的旋转速度小于上述速度阈值(ωth)的状态下，通过脉宽调制控制来控制上述第一逆变器(11)以及上述第二逆变器(12)中的连接有正常的平滑电容器(4)的逆变器(10)，通过主动短路控制来控制连接有处于上述短路故障的平滑电容器(4)的上述逆变器(10)。
在旋转电机(80)的旋转速度相对高的情况下，通过对两方的逆变器(10)进行关闭控制，能够利用所谓的制动力矩使旋转电机(80)的旋转速度降低。在旋转电机(80)的旋转速度相对低的情况下，通过对连接有处于短路故障的平滑电容器(4)的逆变器(10)进行主动短路控制，能够使该逆变器(10)短路，能够将具有开路绕组(8)的旋转电机(80)设为在该逆变器(10)侧使开路绕组(8)短路的旋转电机(80)(即、具有Y字结线的绕组的旋转电机(80))。而且，控制部(1)能够通过连接有正常的平滑电容器(4)的一侧的逆变器(10)适当地控制具备该Y字结线型的绕组的旋转电机(80)。
附图标记的说明
1：旋转电机控制装置(控制部)，3：开关元件，3A：臂，3H：上段侧开关元件，3L：下段侧开关元件，4：平滑电容器，6：直流电源，8：定子线圈(开路绕组)，9：接触器，10：逆变器，11：第一逆变器，12：第二逆变器，41：第一平滑电容器，42：第二平滑电容器，61：第一直流电源，62：第二直流电源，80：旋转电机，91：第一接触器，92：第二接触器，100：旋转电机控制系统，Ib：电池电流，Ib1：第一电池电流(第一直流电源中流动的电流)，Ib2：第二电池电流(在第二直流电源中流动的电流)，Ibpp1：第一波峰值，Ibpp2：第二波峰值，Ishrt_ref：短路时电流，Vdc1：第一直流链路电压(第一平滑电容器的两端电压)，Vdc2：第二直流链路电压(第二平滑电容器的两端电压)，Vshrt_ref：短路时电压，diff_ref：差阈值(判定阈值)，ωth：速度阈值。

Claims (5)

1.一种旋转电机控制系统，是对具有相互独立的多相开路绕组的旋转电机进行驱动控制的旋转电机控制系统，其具备：
第一逆变器，其与上述开路绕组的一端侧连接；
第二逆变器，其与上述开路绕组的另一端侧连接；
第一直流电源，其连接有上述第一逆变器；
第二直流电源，其连接有上述第二逆变器；
第一平滑电容器，其与上述第一直流电源并联连接；
第二平滑电容器，其与上述第二直流电源并联连接；以及
控制部，其能够相互独立地控制上述第一逆变器以及上述第二逆变器的各个，
上述控制部当在上述第一直流电源中流动的电流的波峰值亦即第一波峰值、与在上述第二直流电源中流动的电流的波峰值亦即第二波峰值之差是预先规定的判定阈值以上且上述第一波峰值比上述第二波峰值大时，判定为上述第一平滑电容器处于开路故障，在上述第一波峰值与上述第二波峰值之差是上述判定阈值以上且上述第二波峰值比上述第一波峰值大时，判定为上述第二平滑电容器处于开路故障。
2.根据权利要求1所述的旋转电机控制系统，其中，
在输出上述旋转电机能够输出的最大转矩的一半以上的规定转矩的过程中，上述判定阈值被设定为与在连接于上述第一平滑电容器以及上述第二平滑电容器中的、产生了开路故障的平滑电容器的直流电源中流动的电流的波峰值、和在连接于正常的平滑电容器的上述直流电源中流动的电流的波峰值之差对应的值。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机控制系统，其中，
上述旋转电机是搭载于车辆并驱动该车辆的车轮的驱动力源，
上述控制部在判定为上述第一平滑电容器或者上述第二平滑电容器处于开路故障的情况下，将上述旋转电机能够输出的转矩以及旋转速度限制在规定范围内，并且向上述车辆的驾驶员发出警告。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转电机控制系统，其中，具备：
将上述第一直流电源与上述第一平滑电容器以及上述第一逆变器的电连接切断和接通的第一接触器；以及将上述第二直流电源与上述第二平滑电容器以及上述第二逆变器的电连接切断和接通的第二接触器，
上述第一接触器当在上述第一直流电源中流动的电流是预先规定的过电流阈值以上时被断开，
上述第二接触器当在上述第二直流电源中流动的电流是上述过电流阈值以上时被断开，
上述控制部在上述第一平滑电容器的两端电压是预先规定的短路时电压以下、且在上述第一直流电源中流动的电流是预先规定的短路时电流以下的情况下，判定为上述第一平滑电容器处于短路故障，在上述第二平滑电容器的两端电压是上述短路时电压以下、且在上述第二直流电源中流动的电流是上述短路时电流以下的情况下，判定为上述第二平滑电容器处于短路故障。
5.根据权利要求4所述的旋转电机控制系统，其中，
上述第一逆变器以及上述第二逆变器各自的交流一相的臂由上段侧开关元件和下段侧开关元件的串联电路构成，
上述控制部通过将上述第一逆变器以及上述第二逆变器各自的全部的上述上段侧开关元件设为截止状态并将全部的上述下段侧开关元件设为导通状态或者将全部的上述上段侧开关元件设为导通状态并将全部的上述下段侧开关元件设为截止状态的主动短路控制、以及将多相全部的上述开关元件的全部设为截止状态的关闭控制，来进行控制，
上述控制部在判定为上述第一平滑电容器或者上述第二平滑电容器处于短路故障的情况下，在上述旋转电机的旋转速度是预先规定的速度阈值以上的状态下，通过关闭控制来控制上述第一逆变器以及上述第二逆变器双方，
在上述旋转电机的旋转速度小于上述速度阈值的状态下，通过脉宽调制控制来控制上述第一逆变器以及上述第二逆变器中的、连接有正常的平滑电容器的逆变器，通过主动短路控制来控制连接有处于上述短路故障的平滑电容器的上述逆变器。
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