JP2017135971A - 回転電機の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】界磁巻線に対して電力を供給するＨブリッジ回路を構成する各アームについて、その各アームの異常を検出する機会を増加させる。【解決手段】制御装置４０は、スイッチＳＷ１，ＳＷ４をともに導通状態にして、界磁巻線１２に直流電源２１から励磁電流が流れる励磁状態と、スイッチＳＷ１を導通状態、スイッチＳＷ４を遮断状態にして、界磁巻線１２に還流電流が流れる第１還流状態と、スイッチＳＷ４を導通状態、スイッチＳＷ１を遮断状態にして、界磁巻線１２に還流電流が流れる第２還流状態と、を切り替え、励磁状態、１還流状態、及び、第２還流状態において、Ｈブリッジ回路２３に流れる電流に基づいて、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に異常が発生しているか否かを判定し、スイッチＳＷ３に開異常が生じている場合、第１還流状態への切り替えを禁止し、スイッチＳＷ３に開異常が生じている場合、第２還流状態への切り替えを禁止する。【選択図】 図２

Description

電機子巻線及び界磁巻線を備える回転電機の制御装置に関する。
電機子巻線及び界磁巻線を備える回転電機において、Ｈブリッジ回路を用いて、界磁巻線の励磁制御を行う構成が知られている。Ｈブリッジ回路を構成するスイッチについて、バッテリから界磁巻線に対して電流を流す際に用いる励磁用スイッチと、界磁巻線に蓄積された界磁エネルギーをバッテリに回生する際に用いる回生用スイッチの故障を検出する構成が、特許文献１に記載されている。特許文献１の構成によれば、Ｈブリッジ回路を構成する各スイッチの異常を判定することが可能になるとともに、異常が生じたスイッチと異なるスイッチを用いて発電を継続することが可能になる。
特許４２５４７３８号公報
回転電機における発電時及び駆動時において、界磁巻線は、バッテリから界磁巻線に対して電流を流す励磁状態と、励磁電流を還流させる還流状態とに設定される。つまり、回転電機の発電及び駆動の終了時のみ、界磁巻線は、界磁エネルギーをバッテリに回生する回生状態とされる。つまり、特許文献１に開示の構成では、Ｈブリッジ回路を構成するスイッチ（アーム）の異常の検出機会が限られることになる。
また、回転電機における発電及び駆動の継続時では、励磁状態と回生状態とを交互に実施すると、界磁の大きさが変動し易く、回転電機にトルクリプルが生じる。このため、回転電機における発電及び駆動の継続時において、界磁巻線を回生状態とすることは望ましくない。
本発明は、界磁巻線に対して電力を供給するＨブリッジ回路を構成する各アームについて、その各アームの異常を検出する機会を増加させることが可能な回転電機の制御装置を提供することを主たる目的とする。
第１の構成は、電機子巻線（１４）及び界磁巻線（１２）を備える回転電機（１０）の制御装置（４０）であって、前記界磁巻線は、Ｈブリッジ回路（２３）の第１レグの上アーム（ＳＷ１）及び下アーム（ＳＷ２，Ｄ２）の接続点（Ｐ３）と、第２レグの上アーム（ＳＷ３，Ｄ３）及び下アーム（ＳＷ４）の接続点（Ｐ４）とに接続され、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームは、それぞれ半導体スイッチング素子を有して構成され、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記上アームは、それぞれ半導体スイッチング素子又はダイオードを有して構成され、前記Ｈブリッジ回路の前記上アームは、直流電源（２１）の高圧端子に接続されるとともに、前記Ｈブリッジ回路の前記下アームは、前記直流電源の低圧端子に接続され、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームをともに導通状態にして、前記界磁巻線に前記直流電源から励磁電流を流す励磁状態と、前記第１レグの前記上アームを導通状態、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第１還流状態と、前記第２レグの前記下アームを導通状態、前記第１レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第２還流状態と、を切り替える制御を行う制御部と、前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子に流れる電流に基づいて、前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、を備え、前記制御部は、前記異常判定部により前記第２レグの前記上アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第１還流状態への切り替えを禁止する制御と、前記異常判定部により前記第１レグの前記下アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第２還流状態への切り替えを禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する。
上記構成によれば、第１還流状態と、第２還流状態とを切り替えることで、全アームに対して電流が流れることになり、各アームの異常を判定することができる。つまり、各アームの異常の検出の機会を増加させることが可能となる。加えて、上アーム側での還流（第１還流状態）と、下アーム側での還流（第２還流状態）とを切り替えて実施することで、還流電流が流れる際の各アームにおける発熱を分散させることができる。
そして、第１レグの下アームに開異常が生じている場合に、第２還流状態を禁止する制御と、第２レグの上アームに開異常が生じている場合に、第２還流状態を禁止する制御と、の少なくとも一方を実施することで、第１レグの下アーム又は第２レグの上アームにオープン異常が生じている場合であっても、回転電機の動作を継続できる。
また、各アームにおいてはんだクラックなどが生じた結果、半導体スイッチング素子が設けられている経路の抵抗値が増加したり、半導体スイッチング素子の制御端子に入力される電圧が低下したりする場合、各アームに流れる電流が減少する開異常が生じる。半導体スイッチング素子に流れる電流に基づいて、開異常の発生を判定する上記構成では、各アームに流れる電流が減少する開異常の発生の有無を判定することが可能になり、当該開異常が生じている場合に、回転電機の動作を継続できる。
第２の構成は、電機子巻線（１４）及び界磁巻線（１２）を備える回転電機（１０）の制御装置（４０）であって、前記界磁巻線は、Ｈブリッジ回路（２３）の第１レグの上アーム（ＳＷ１）及び下アーム（ＳＷ２，Ｄ２）の接続点（Ｐ３）と、第２レグの上アーム（ＳＷ３，Ｄ３）及び下アーム（ＳＷ４）の接続点（Ｐ４）とに接続され、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームは、それぞれ半導体スイッチング素子を有して構成され、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記上アームは、それぞれ半導体スイッチング素子又はダイオードを有して構成され、前記Ｈブリッジ回路の前記上アームは、直流電源（２１）の高圧端子に接続されるとともに、前記Ｈブリッジ回路の前記下アームは、前記直流電源の低圧端子に接続され、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームをともに導通状態にして、前記界磁巻線に前記直流電源から励磁電流を流す励磁状態と、前記第１レグの前記上アームを導通状態、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第１還流状態と、前記第２レグの前記下アームを導通状態、前記第１レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第２還流状態と、を切り替える制御を行う制御部と、前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子の入出力端子間電圧に基づいて、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、を備え、前記制御部は、前記異常判定部により前記第２レグの前記上アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第１還流状態への切り替えを禁止する制御と、前記異常判定部により前記第１レグの前記下アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第２還流状態への切り替えを禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する。
上記構成によれば、第１還流状態と、第２還流状態とを切り替えることで、全アームに対して全アームに印加される電圧が変化することになり、各アームの異常を判定することができる。つまり、各アームの異常の検出の機会を増加させることが可能となる。加えて、上アーム側での還流（第１還流状態）と、下アーム側での還流（第２還流状態）とを切り替えて実施することで、還流電流が流れる際の各アームにおける発熱を分散させることができる。
そして、第１レグの下アームに開異常が生じている場合に、第２還流状態を禁止する制御と、第２レグの上アームに開異常が生じている場合に、第２還流状態を禁止する制御と、の少なくとも一方を実施することで、第１レグの下アーム又は第２レグの上アームにオープン異常が生じている場合であっても、回転電機の動作を継続できる。
また、Ｈブリッジ回路に流れる電流は、Ｈブリッジ回路の時定数、即ち、界磁巻線を含むＨブリッジ回路の誘導成分及びＨブリッジ回路を含む抵抗成分に応じて変化する。つまり、Ｈブリッジ回路に流れる電流は、各半導体スイッチング素子の開閉状態が変化した後、Ｈブリッジ回路の時定数に応じて変化する。特に、正常時において、半導体スイッチング素子が開状態から閉状態とされる場合に、半導体スイッチング素子に流れる電流は０から時定数に応じて増加する。よって、正常時において、半導体スイッチング素子が開状態から閉状態とされる場合に、半導体スイッチング素子に流れる電流が開異常の判定に用いる所定電流を超えるまでに時定数に応じた時間を要する。このため、Ｈブリッジ回路に流れる電流に基づいて開異常を判定する構成では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が開状態から閉状態とされる場合に、開異常が生じているか否かの判定にＨブリッジ回路２３の時定数に応じた時間を要する。
一方、正常時において、半導体スイッチング素子が開状態から閉状態とされる場合、半導体スイッチング素子の入出力端子間の電圧は、即時的に変化する。よって、半導体スイッチング素子の入出力端子間の電圧に基づいて開閉異常を判定する構成では、半導体スイッチング素子の入出力端子間に流れる電流に基づいて開異常を判定する構成と比較すると、開異常を応答性よく判定することができる。
さらに、電圧検出は電流検出よりも構成が簡素化できるため、半導体スイッチング素子の入出力端子間の電圧に基づいて開閉異常を判定する構成では、半導体スイッチング素子の入出力端子間に流れる電流に基づいて開異常を判定する構成と比較すると、構成を簡素化できる。
第３の構成は、第２の構成において、前記異常判定部は、前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子の開閉状態を指令する信号、及び、前記半導体スイッチング素子の入出力端子間電圧に基づいて、前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する。
本構成では、半導体スイッチング素子の入出力端子間電圧に加えて、半導体スイッチング素子の開閉状態を指令する信号に基づいて、異常の発生を判定する。半導体スイッチング素子の開閉状態を指令する信号は、デジタル値でありアナログ値と比較してノイズの影響を受けにくい。このため、異常判定におけるノイズの影響を抑制可能である。また、半導体スイッチング素子の開閉状態を指令する信号に基づいて、異常の発生を判定することで、半導体スイッチング素子の開閉状態が変更されるタイミングで、異常の発生を判定することが可能になり、正確に異常の発生を判定することができる。
第４の構成は、電機子巻線（１４）及び界磁巻線（１２）を備える回転電機（１０）の制御装置（４０）であって、前記界磁巻線は、Ｈブリッジ回路（２３）の第１レグの上アーム（ＳＷ１）及び下アーム（ＳＷ２，Ｄ２）の接続点（Ｐ３）と、第２レグの上アーム（ＳＷ３，Ｄ３）及び下アーム（ＳＷ４）の接続点（Ｐ４）とに接続され、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームは、それぞれ半導体スイッチング素子を有して構成され、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記上アームは、それぞれ半導体スイッチング素子又はダイオードを有して構成され、前記Ｈブリッジ回路の前記上アームは、直流電源（２１）の高圧端子に接続されるとともに、前記Ｈブリッジ回路の前記下アームは、前記直流電源の低圧端子に接続され、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームをともに導通状態にして、前記界磁巻線に前記直流電源から励磁電流を流す励磁状態と、前記第１レグの前記上アームを導通状態、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第１還流状態と、前記第２レグの前記下アームを導通状態、前記第１レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第２還流状態と、を切り替える制御を行う制御部と、前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子の温度に基づいて、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、を備え、前記制御部は、前記異常判定部により前記第２レグの前記上アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第１還流状態への切り替えを禁止する制御と、前記異常判定部により前記第１レグの前記下アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第２還流状態への切り替えを禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する。
半導体スイッチング素子が閉状態とされている場合、その半導体スイッチング素子には電流が流れるため、その半導体スイッチング素子の温度が上昇する。また、半導体スイッチング素子が開状態とされている場合、その半導体スイッチング素子には電流が流れないため、その半導体スイッチング素子の温度は上昇しない。そこで、半導体スイッチング素子の温度に基づいて、第１レグの上アーム、及び、第２レグの下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定することができる。
上記構成によれば、第１還流状態と、第２還流状態とを切り替えることで、全アームに対して電流が流れることになり、各アームの異常を判定することができる。つまり、各アームの異常の検出の機会を増加させることが可能となる。加えて、上アーム側での還流（第１還流状態）と、下アーム側での還流（第２還流状態）とを切り替えて実施することで、還流電流が流れる際の各アームにおける発熱を分散させることができる。
そして、第１レグの下アームに開異常が生じている場合に、第２還流状態を禁止する制御と、第２レグの上アームに開異常が生じている場合に、第２還流状態を禁止する制御と、の少なくとも一方を実施することで、第１レグの下アーム又は第２レグの上アームにオープン異常が生じている場合であっても、回転電機の動作を継続できる。
さらに、半導体スイッチング素子がそれぞれ設けられている経路においてはんだクラックなどが生じた結果、半導体スイッチング素子が設けられている経路の抵抗値が増加したり、半導体スイッチング素子の制御端子に入力される電圧が低下したりする場合、半導体スイッチング素子に流れる電流が減少する開異常が生じる。半導体スイッチング素子に流れる電流が減少する開異常が生じると、半導体スイッチング素子に電流が流れている際の半導体スイッチング素子の温度上昇が抑制される。そこで、半導体スイッチング素子の温度に基づいて、開異常の発生を判定する上記構成では、半導体スイッチング素子に流れる電流が減少する開異常の発生の有無を判定することが可能になり、当該開異常が生じている場合に、回転電機の動作を継続できる。
第５の構成は、電機子巻線（１４）及び界磁巻線（１２）を備える回転電機（１０）の制御装置（４０）であって、前記界磁巻線は、Ｈブリッジ回路（２３）の第１レグの上アーム（ＳＷ１）及び下アーム（ＳＷ２）の接続点（Ｐ３）と、第２レグの上アーム（ＳＷ３）及び下アーム（ＳＷ４）の接続点（Ｐ４）とに接続され、前記Ｈブリッジ回路の前記上アームは、直流電源（２１）の高圧端子に接続されるとともに、前記Ｈブリッジ回路の前記下アームは、前記直流電源の低圧端子に接続され、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態と、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを導通状態にし、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第１還流状態と、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第２還流状態と、を切り替える制御を行う制御部と、前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子に流れる電流に基づいて、前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、を備え、前記制御部は、前記異常判定部により前記第１レグの前記下アームに閉異常が生じていると判定された場合、前記第２レグの前記上アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第１還流状態を禁止する制御と、前記異常判定部により前記第２レグの前記上アームに閉異常が生じていると判定された場合、前記第１レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第２還流状態を禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する。
上記構成によれば、第１還流状態と、第２還流状態とを切り替えることで、全アームに対して電流が流れることになり、各アームの異常を判定することができる。つまり、各アームの異常の検出の機会を増加させることが可能となる。加えて、上アーム側での還流（第１還流状態）と、下アーム側での還流（第２還流状態）とを切り替えて実施することで、還流電流が流れる際の各アームにおける発熱を分散させることができる。
そして、第１レグの下アーム、又は、第２レグの上アームに閉異常が生じている場合に、直流電源が短絡しないように励磁電流を流すことで、アームに閉異常が生じている場合であっても、回転電機の動作を継続できる。
また、閉異常が生じると、各アームの入出力端子間に流れる電流は急峻に増加するため、半導体スイッチング素子に流れる電流に基づいて閉異常を判定する構成では、半導体スイッチング素子の入出力端子間の電圧に基づいて閉異常を判定する構成と比較すると、閉異常を応答性よく判定することができる。
第６の構成は、電機子巻線（１４）及び界磁巻線（１２）を備える回転電機（１０）の制御装置（４０）であって、前記界磁巻線は、Ｈブリッジ回路（２３）の第１レグの上アーム（ＳＷ１）及び下アーム（ＳＷ２）の接続点（Ｐ３）と、第２レグの上アーム（ＳＷ３）及び下アーム（ＳＷ４）の接続点（Ｐ４）とに接続され、前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームは、それぞれ半導体スイッチング素子を有して構成され、前記Ｈブリッジ回路の前記上アームは、直流電源（２１）の高圧端子に接続されるとともに、前記Ｈブリッジ回路の前記下アームは、前記直流電源の低圧端子に接続され、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態と、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを導通状態にし、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第１還流状態と、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第２還流状態と、を切り替える制御を行う制御部と、前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子の入出力端子間電圧に基づいて、前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、を備え、前記制御部は、前記異常判定部により前記第１レグの前記下アームに閉異常が生じていると判定された場合、前記第２レグの前記上アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第１還流状態を禁止する制御と、前記異常判定部により前記第２レグの前記上アームに閉異常が生じていると判定された場合、前記第１レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第２還流状態を禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する。
上記構成によれば、第１還流状態と、第２還流状態とを切り替えることで、全アームに印加される電圧が変化することになり、各アームの異常を判定することができる。つまり、各アームの異常の検出の機会を増加させることが可能となる。加えて、上アーム側での還流（第１還流状態）と、下アーム側での還流（第２還流状態）とを切り替えて実施することで、還流電流が流れる際の各アームにおける発熱を分散させることができる。
そして、第１レグの下アーム、又は、第２レグの上アームに閉異常が生じている場合に、直流電源が短絡しないように励磁電流を流すことで、アームに閉異常が生じている場合であっても、回転電機の動作を継続できる。
また、電圧検出は電流検出よりも構成が簡素化できるため、半導体スイッチング素子の入出力端子間の電圧に基づいて開閉異常を判定する構成では、半導体スイッチング素子の入出力端子間に流れる電流に基づいて開異常を判定する構成と比較すると、構成を簡素化できる。
第７の構成は、第６の構成において、前記異常判定部は、前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子の開閉状態を指令する信号、及び、前記半導体スイッチング素子の入出力端子間電圧に基づいて、前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する。
本構成では、半導体スイッチング素子の入出力端子間電圧に加えて、半導体スイッチング素子の開閉状態を指令する信号に基づいて、異常の発生を判定する。半導体スイッチング素子の開閉状態を指令する信号は、デジタル値でありアナログ値と比較してノイズの影響を受けにくい。このため、異常判定におけるノイズの影響を抑制可能である。また、半導体スイッチング素子の開閉状態を指令する信号に基づいて、異常の発生を判定することで、半導体スイッチング素子の開閉状態が変更されるタイミングで、異常の発生を判定することが可能になり、正確に異常の発生を判定することができる。
第８の構成は、電機子巻線（１４）及び界磁巻線（１２）を備える回転電機（１０）の制御装置（４０）であって、前記界磁巻線は、Ｈブリッジ回路（２３）の第１レグの上アーム（ＳＷ１）及び下アーム（ＳＷ２）の接続点（Ｐ３）と、第２レグの上アーム（ＳＷ３）及び下アーム（ＳＷ４）の接続点（Ｐ４）とに接続され、前記Ｈブリッジ回路の前記上アームは、直流電源（２１）の高圧端子に接続されるとともに、前記Ｈブリッジ回路の前記下アームは、前記直流電源の低圧端子に接続され、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態と、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを導通状態にし、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第１還流状態と、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第２還流状態と、を切り替える制御を行う制御部と、前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子の温度に基づいて、前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、を備え、前記制御部は、前記異常判定部により前記第１レグの前記下アームに閉異常が生じていると判定された場合、前記第２レグの前記上アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第１還流状態を禁止する制御と、前記異常判定部により前記第２レグの前記上アームに閉異常が生じていると判定された場合、前記第１レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第２還流状態を禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する。
半導体スイッチング素子が閉状態とされている場合、その半導体スイッチング素子には電流が流れるため、その半導体スイッチング素子の温度が上昇する。また、半導体スイッチング素子が開状態とされている場合、その半導体スイッチング素子には電流が流れないため、その半導体スイッチング素子の温度は上昇しない。そこで、半導体スイッチング素子の温度に基づいて、第１レグの上アーム、及び、第２レグの下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定することができる。
上記構成によれば、第１還流状態と、第２還流状態とを切り替えることで、全アームに対して電流が流れることになり、各アームの異常を判定することができる。つまり、各アームの異常の検出の機会を増加させることが可能となる。加えて、上アーム側での還流（第１還流状態）と、下アーム側での還流（第２還流状態）とを切り替えて実施することで、還流電流が流れる際の各アームにおける発熱を分散させることができる。
そして、第１レグの下アーム、又は、第２レグの上アームに閉異常が生じている場合に、直流電源が短絡しないように励磁電流を流すことで、アームに閉異常が生じている場合であっても、回転電機の動作を継続できる。
第９の構成は、第１乃至第８の構成のいずれかにおいて、さらに、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームは、半導体スイッチング素子を有して構成され、前記制御部は、前記異常判定部により前記第１レグの前記上アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第２レグの前記上アーム、及び、前記第１レグの前記下アームを導通状態にし、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第１還流状態への切り替えを禁止する制御と、前記異常判定部により前記第２レグの前記下アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第２レグの前記上アーム及び前記第１レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第２還流状態への切り替えを禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する。
上記構成によれば、第１レグの上アーム、又は、第２レグの下アームに開異常が生じている場合に、直流電源が短絡しないように励磁電流を流すことで、アームに閉異常が生じている場合であっても、回転電機の動作を継続できる。
第１０の構成は、第５乃至第９の構成のいずれかにおいて、さらに、前記回転電機は車両に搭載され、前記界磁巻線は、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを介して電流が流れた場合、前記第２レグの前記上アーム、及び、前記第１レグの前記下アームを介して電流が流れた場合と比較して、界磁が大きくなる有極性を有するものであって、前記第２レグの前記上アーム、及び、前記第１レグの前記下アームを介して前記励磁電流が流れる場合、前記車両に搭載されている電気負荷の動作を制限する。
界磁巻線が有極性を有する場合、界磁巻線に対し、アームの異常時において通常時と逆向きに電流を流すと、通常時に比べて界磁が弱まる。このため、回転電機における発電電力が減少する。そこで、励磁電流を界磁巻線に対して反転させて流す場合に、車載電気負荷の動作を制限する構成とした。このような構成にすることで、発電電力が減少した場合であっても、車両走行を継続できる。
第１１の構成は、第１乃至第１０の構成のいずれかにおいて、さらに、前記制御部は、前記異常判定部により前記第１レグの前記上アームに閉異常が生じていると判定された場合に、前記第２還流状態への切り替えを禁止する制御と、前記異常判定部により前記第２レグの前記下アームに閉異常が生じていると判定された場合に、前記第１還流状態への切り替えを禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する。
上記構成によれば、第１レグの上アーム、又は、第２レグの下アームに閉異常が生じている場合に、直流電源が短絡しないように励磁電流を流すことで、アームに閉異常が生じている場合であっても、回転電機の動作を継続できる。
第１２の構成は、第１乃至第１１の構成のいずれかにおいて、前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームは、それぞれパワー半導体スイッチング素子を有して構成される。
パワー半導体スイッチング素子（例えば、パワーＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴ）を用いて各アームを構成することで、界磁巻線に流れる電流のリプルを低減し、回転電機の発電電流や出力トルクを安定化させるとともに、Ｈブリッジ回路の電力効率を向上させることができる。
第１実施形態の電気的構成を表す図。 第１実施形態のＨブリッジ回路の電気的構成を表す図。 正常時においてＨブリッジ回路に流れる電流の経路を表す図。 制御装置による界磁電流の調整を表すタイミングチャート。 正常時、オープン異常時、及び、ショート異常時のそれぞれにおいてスイッチに流れる電流の大きさを表す表。 第１スイッチのショート異常時における動作を表す図。 第４スイッチのショート異常時における動作を表す図。 第２スイッチのショート異常時における動作を表す図。 第３スイッチのショート異常時における動作を表す図。 第１スイッチのオープン異常時における動作を表す図。 第４スイッチのオープン異常時における動作を表す図。 第２スイッチのオープン異常時における動作を表す図。 第３スイッチのオープン異常時における動作を表す図。 第１実施形態の制御処理を表すフローチャート。 正常時、オープン異常時、及び、ショート異常時のそれぞれにおいてスイッチの電圧の大きさを表す表。 正常時、オープン異常時、及び、ショート異常時のそれぞれにおいてスイッチの温度を表す表。 変形例におけるＨブリッジ回路の電気的構成を表す図。
（第１実施形態）
図１に示すように、回転電機１０は、多相巻線を有する巻線界磁型回転電機であり、具体的には、３相巻線を有する巻線界磁型同期回転電機である。本実施形態では、回転電機１０として、スタータ及びオルタネータ（発電機）の機能を統合したＩＳＧ（Integrated Starter Generator）を想定している。特に本実施形態では、エンジンの初回の始動に加えて、所定の自動停止条件が成立する場合にエンジンを自動停止させ、その後、所定の再始動条件が成立する場合にエンジンを自動的に再始動させるアイドリングストップ機能を実行する場合にも、回転電機１０がスタータとして機能する。
回転電機１０を構成するロータ１１（回転子）は、界磁巻線１２を備え、また、エンジンのクランク軸と動力伝達が可能とされている。本実施形態において、ロータ１１は、ベルトを介してクランク軸に連結（より具体的には直結）されている。回転電機１０のステータ１３（固定子）には、電機子巻線１４が３相巻線となるように巻回されている。
回転電機１０の電機子巻線１４には、インバータ２０が接続されている。インバータ２０には、直流電源２１が接続されている。インバータ２０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相高電位側スイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相低電位側スイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎとの直列接続体を３組備えている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相における上記直列接続体の接続点は、電機子巻線１４のＵ，Ｖ，Ｗ相の端子に接続されている。
本実施形態では、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎとして、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。そして、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎにはそれぞれ、還流ダイオードＤＵｐ〜ＤＷｎが並列に接続されている。なお、各還流ダイオードＤＵｐ〜ＤＷｎは、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎのボディーダイオードであってもよい。また、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎとしては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。
インバータ２０の高電位側の端子（各高電位側スイッチのドレイン側の端子）には、直流電源２１の正極端子が接続されている。低電位側の端子（各低電位側スイッチのソース側の端子）には、直流電源２１の負極端子が接続されている。
界磁巻線１２には、界磁電流出力部２２によって直流電圧が印加可能とされている。界磁電流出力部２２は、直流電源２１から供給される電力を用いて、界磁巻線１２に印加する界磁電圧Ｖｆを調整することにより、界磁巻線１２に流れる界磁電流Ｉｆを制御する。このように、電機子巻線１４及び界磁巻線１２は共通の直流電源２１から電力を供給される。
制御装置４０は、界磁電流検出部３０から界磁電流Ｉｆの検出値を取得する。そして、制御装置４０は、界磁電流Ｉｆをその指令値Ｉｆ＊にフィードバック制御する。また、制御装置４０は、回転電機１０のトルク指令値Ｔ＊と回転角速度ωに基づき、ｄ軸電流Ｉｄの指令値であるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、及び、ｑ軸電流Ｉｑの指令値であるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出する。ここで、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑは、ｄｑ軸座標系上におけるｄ軸電流及びｑ軸電流の組から成る電流ベクトルの要素である。
制御装置４０は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、及び、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に基づき、操作信号ｇＵｐ〜ｇＷｎを生成する。より具体的には、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、及び、相電流検出部３１から取得した相電流ＩＶ，ＩＷの検出値に基づいて、各相の指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊を算出する。そして、指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊と、キャリア信号ｔｐ（例えば三角波信号）との大小比較に基づくＰＷＭ処理によって操作信号ｇＵｐ〜ｇＷｎ生成する。
そして、制御装置４０は、生成された操作信号ｇＵｐ〜ｇＷｎをインバータ２０に出力する。これにより、電機子巻線１４のＵ，Ｖ、Ｗ相には、電気角で互いに位相が１２０度ずれた正弦波状の電圧が印加され、電気角で互いに位相が１２０度ずれた正弦波状の電流が流れることとなる。
図２に、界磁電流出力部２２の電気的構成を示す。
界磁電流出力部２２は、Ｈブリッジ回路２３と、駆動回路２４とを備えて構成されている。Ｈブリッジ回路２３は、直列接続された第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を有する第１レグと、直列接続された第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４を有する第２レグと、が並列接続されて構成されている。第１スイッチＳＷ１が第１レグの上アームに相当し、第２スイッチＳＷ２が第１レグの下アームに相当し、第３スイッチＳＷ３が第２レグの上アームに相当し、第４スイッチＳＷ４が第２レグの下アームに相当する。各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、パワー半導体スイッチング素子であり、具体的には、パワーＭＯＳ−ＦＥＴである。各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４には、ボディーダイオードが逆並列に接続されている。以下、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をまとめてスイッチＳＷとも記載する。なお、スイッチＳＷは、還流ダイオードが逆並列に接続されたＩＧＢＴであってもよい。
Ｈブリッジ回路２３の入力端子Ｐ１には、直流電源２１の高圧端子、入力端子Ｐ２には、直流電源２１の低圧端子がそれぞれ接続されており、Ｈブリッジ回路２３の出力端子Ｐ３，Ｐ４には、界磁巻線１２が接続されている。Ｈブリッジ回路２３は、直流電源２１から供給される電力を界磁巻線１２に対して出力する。駆動回路２４は、界磁電流Ｉｆが、制御装置４０から出力される指令信号（オン操作信号、及び、オフ操作信号）に応じて、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を駆動する。
また、本実施形態の界磁巻線１２は、出力端子Ｐ３から出力端子Ｐ４の方向に界磁電流Ｉｆが流れた場合、出力端子Ｐ４から出力端子Ｐ３の方向に界磁電流Ｉｆが流れた場合と比較して、界磁が大きくなる有極性を有するものである。
図３，４を用いて、界磁電流出力部２２の動作について説明を行う。制御装置４０は、第１スイッチＳＷ１及び第４スイッチＳＷ４をオン状態（導通状態）、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態（遮断状態）とすることで、界磁巻線１２を励磁状態（図３の経路Ａ）とする。図４に示すように、励磁状態では、界磁巻線１２に対して直流電源２１が接続されることで、界磁巻線１２に流れる界磁電流Ｉｆ（励磁電流）が増加していく。
界磁巻線１２に流れる界磁電流Ｉｆが界磁電流指令値Ｉｆ＊から定まる上限値Ｉ１（Ｉｆ＊に所定の許容値を加算した値）に達すると、制御装置４０は、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３をオン状態、第２スイッチＳＷ２及び第４スイッチＳＷ４をオフ状態とすることで、界磁巻線１２を第１還流状態（図３の経路Ｂ）とする。第１還流状態では、界磁巻線１２と直流電源２１との接続が解除されるとともに、界磁巻線１２から、第３スイッチＳＷ３及び第１スイッチＳＷ１に向かって、界磁電流Ｉｆ（還流電流）が流れる。図４に示すように、第１還流状態では、界磁電流Ｉｆ（還流電流）は、界磁巻線１２、第３スイッチＳＷ３及び第１スイッチＳＷ１を有する閉回路の抵抗成分（銅損）によって減少していく。
その後、界磁巻線１２に流れる電流が界磁電流指令値Ｉｆ＊から定まる下限値Ｉ２（Ｉｆ＊から所定の許容値を減算した値）に達すると、制御装置４０は、第１スイッチＳＷ１及び第４スイッチＳＷ４をオン状態、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態とすることで、界磁巻線１２を再び励磁状態とする。図４に示すように、励磁状態では、界磁巻線１２に対して直流電源２１が接続されることで、界磁巻線１２に流れる界磁電流Ｉｆ（励磁電流）が増加していく。
界磁巻線１２に流れる界磁電流Ｉｆが上限値Ｉ１に達すると、制御装置４０は、第２スイッチＳＷ２及び第４スイッチＳＷ４をオン状態、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態とすることで、界磁巻線１２を第２還流状態（図３の経路Ｃ）とする。第２還流状態では、界磁巻線１２と直流電源２１との接続が解除されるとともに、界磁巻線１２から、第４スイッチＳＷ４及び第２スイッチＳＷ２に向かって、還流電流が流れる。図４に示すように、第２還流状態では、界磁電流Ｉｆ（還流電流）は、界磁巻線１２、第４スイッチＳＷ４及び第２スイッチＳＷ２を有する閉回路の抵抗成分（銅損）によって減少していく。
その後、界磁巻線１２に流れる界磁電流Ｉｆが下限値Ｉ２に達すると、制御装置４０は、第１スイッチＳＷ１及び第４スイッチＳＷ４をオン状態、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態とすることで、Ｈブリッジ回路２３を再び励磁状態とする。このように、制御装置４０は、励磁状態と、第１還流状態と第２還流状態の一方とを交互に繰り返すことで、界磁電流Ｉｆを界磁電流指令値Ｉｆ＊によって定まる上限値Ｉ１と下限値Ｉ２との間になるように調整する。さらに、第１還流状態と第２還流状態とで異なるスイッチＳＷに対して電流を流すことで、スイッチＳＷにおける発熱を分散させることができる。
本実施形態の制御装置４０は、上述した励磁状態、第１還流状態、及び、第２還流状態において、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流の検出値を取得し、その検出値に基づいて、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の異常を判定する。
図５に各スイッチの操作信号の状態と、正常時、ショート異常（閉異常）時、オープン異常（開異常）時における電流の大きさとを示す。
スイッチの操作信号がオフ状態の場合、正常時には、そのスイッチに流れる電流は略０となり、閉異常時には、そのスイッチには過電流が流れ、開異常時には、そのスイッチに流れる電流は略０となる。よって、スイッチの操作信号がオフ状態の場合、制御装置４０は、そのスイッチにおける閉異常を判定することができる。ここで、同一のレグに属するもう一方のスイッチがオン状態とされている場合に、閉異常時にスイッチに対して過電流が流れる。例えば、スイッチＳＷ１に閉異常が生じ、スイッチＳＷ２がオン状態とされる場合に、スイッチＳＷ１に過電流が流れる。
スイッチの操作信号がオン状態の場合、正常時には、そのスイッチに流れる電流は上限値Ｉ１〜下限値Ｉ２の範囲に含まれる所定電流となり、閉異常時には、そのスイッチに流れる電流は上限値Ｉ１〜下限値Ｉ２の範囲に含まれる所定電流となり、開異常時には、そのスイッチに流れる電流は略０となる。よって、スイッチの操作信号がオン状態の場合、制御装置４０は、そのスイッチにおける開異常を判定することができる。
具体的には、制御装置４０は、励磁状態において、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２に所定電流より大きな電流が流れている場合、第２スイッチＳＷ２にショート異常（閉異常）が生じていると判定する。制御装置４０は、励磁状態において、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４に所定電流より大きな電流が流れている場合、第３スイッチＳＷ３にショート異常が生じていると判定する。
制御装置４０は、第１還流状態において、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４に所定電流より大きな電流が流れている場合、第４スイッチＳＷ４にショート異常が生じていると判定する。制御装置４０は、第２還流状態において、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２に所定電流より大きな電流が流れている場合、第１スイッチＳＷ１にショート異常が生じていると判定する。
制御装置４０は、励磁状態、及び、第１還流状態において、第１スイッチＳＷ１に流れる電流がともにほぼ０である場合、第１スイッチＳＷ１にオープン異常（開異常）が生じていると判定する。制御装置４０は、励磁状態、及び、第２還流状態において、第４スイッチＳＷ４に流れる電流がともにほぼ０である場合、第１スイッチＳＷ１にオープン異常が生じていると判定する。
制御装置４０は、励磁状態において、第１スイッチＳＷ１及び第４スイッチＳＷ４に流れる電流が正常範囲内であって、かつ、第１還流状態において、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３に流れる電流がともにほぼ０である場合、第３スイッチＳＷ３にオープン異常が生じていると判定する。制御装置４０は、励磁状態において、第１スイッチＳＷ１及び第４スイッチＳＷ４に流れる電流が正常範囲内であって、かつ、第２還流状態において、第２スイッチＳＷ２及び第４スイッチＳＷ４に流れる電流がともにほぼ０である場合、第４スイッチＳＷ４にオープン異常が生じていると判定する。
上述した通り、本実施形態の構成によれば、界磁巻線１２への電力供給の継続中において、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオープン異常及びショート異常について、判定することが可能になる。
さらに、本実施形態の制御装置４０は、異常が生じたスイッチＳＷ及びそのスイッチＳＷの異常の種別（オープン異常又はショート異常）に基づいて、励磁電流を流す経路、及び、還流電流を流す経路の少なくとも一方を設定する。具体例について、図６〜図１３を用いて説明する。
図６に示すように、制御装置４０は、第１スイッチＳＷ１にショート異常が生じた場合、第２還流状態への切り替えを禁止する。これにより、第１スイッチＳＷ１にショート異常が生じている状況下で、第２スイッチＳＷ２がオン状態とされ、第１レグに貫通電流が流れることを抑制する。つまり、第１スイッチＳＷ１にショート異常が生じている状況下では、第４スイッチＳＷ４をオン状態とし、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態とすることでコイルを励磁状態にする。また、第３スイッチＳＷ３をオン状態、第２スイッチＳＷ２及び第４スイッチＳＷ４をオフ状態とすることでコイルを還流状態（第１還流状態）とする。
図７に示すように、制御装置４０は、第４スイッチＳＷ４にショート異常が生じた場合、第１還流状態への切り替えを禁止する。これにより、第４スイッチＳＷ４にショート異常が生じている状況下で、第３スイッチＳＷ３がオン状態とされ、第２レグに貫通電流が流れることを抑制する。第４スイッチＳＷ４にショート異常が生じている状況下では、第１スイッチＳＷ１をオン状態とし、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態とすることでコイルを励磁状態にする。また、第２スイッチＳＷ２をオン状態、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態とすることでコイルを還流状態（第２還流状態）とする。
このように、スイッチＳＷ１，ＳＷ４の一方にショート異常が生じている場合に、異常判定結果に基づいて、第１還流状態及び第２還流状態の一方を禁止することで、スイッチＳＷ１，ＳＷ４の一方にショート異常が生じている場合であっても、回転電機１０の動作を継続できる。
図８に示すように、制御装置４０は、第２スイッチＳＷ２にショート異常が生じた場合、界磁巻線１２に対して流す励磁電流の向きを反転させる。具体的には、励磁状態において、第３スイッチＳＷ３をオン状態、第１スイッチＳＷ１及び第４スイッチＳＷ４をオフ状態とすることで、界磁巻線１２に励磁電流を流す。また、第４スイッチＳＷ４をオン状態、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態とすることで、界磁巻線１２に還流電流を流す。
図９に示すように、制御装置４０は、第３スイッチＳＷ３にショート異常が生じた場合、界磁巻線１２に対して流す励磁電流の向きを反転させる。具体的には、第２スイッチＳＷ２をオン状態、第１スイッチＳＷ１及び第４スイッチＳＷ４をオフ状態とすることで、界磁巻線１２に励磁電流を流す。また、第１スイッチＳＷ１をオン状態、第２スイッチＳＷ２及び第４スイッチＳＷ４をオフ状態とすることで、界磁巻線１２に還流電流を流す。
このように、スイッチＳＷ２，ＳＷ３の一方にショート異常が生じている場合に、異常判定結果に基づいて、励磁状態において界磁巻線１２に流す励磁電流の向きを反転することで、スイッチＳＷ２，ＳＷ３の一方にショート異常が生じている場合であっても、回転電機１０の動作を継続できる。
図１０に示すように、制御装置４０は、第１スイッチＳＷ１にオープン異常が生じた場合、界磁巻線１２に対して流す励磁電流の向きを反転させる。具体的には、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオン状態、第４スイッチＳＷ４をオフ状態とすることで、界磁巻線１２に励磁電流を流す。また、第２スイッチＳＷ２及び第４スイッチＳＷ４をオン状態、第３スイッチＳＷ３をオフ状態とすることで、界磁巻線１２に還流電流を流す。
図１１に示すように、制御装置４０は、第４スイッチＳＷ４にオープン異常が生じた場合、界磁巻線１２に対して流す励磁電流の向きを反転させる。具体的には、第２スイッチＳＷ及び第３スイッチＳＷ３をオン状態、第１スイッチＳＷ１をオフ状態とすることで、界磁巻線１２に励磁電流を流す。また、第２スイッチＳＷ２をオフ状態、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３をオン状態とすることで、界磁巻線１２に還流電流を流す。
このように、スイッチＳＷ１，ＳＷ４の一方にオープン異常が生じている場合に、異常判定結果に基づいて、励磁状態において界磁巻線１２に流す励磁電流の向きを反転するとともに、第１還流状態及び第２還流状態の一方を禁止する。これにより、スイッチＳＷ１，ＳＷ４の一方にオープン異常が生じている場合であっても、回転電機１０の動作を継続できる。
図１２に示すように、制御装置４０は、第２スイッチＳＷ２にオープン異常が生じた場合、第２還流状態への切り替えを禁止する。即ち、第１スイッチＳＷ１及び第４スイッチＳＷ４を介して界磁巻線１２に励磁電流を流す励磁状態と、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３を介して界磁巻線１２に還流電流を流す第１還流状態と、を交互に切り替える制御を行う。
図１３に示すように、制御装置４０は、第３スイッチＳＷ３にオープン異常が生じた場合、第１還流状態への切り替えを禁止する。即ち、第１スイッチＳＷ１及び第４スイッチＳＷ４を介して界磁巻線１２に励磁電流を流す励磁状態と、第２スイッチＳＷ２及び第４スイッチＳＷ４を介して界磁巻線１２に還流電流を流す第２還流状態と、を交互に切り替える制御を行う。
このように、スイッチＳＷ２，ＳＷ３の一方にオープン異常が生じている場合に、異常判定結果に基づいて、第１還流状態及び第２還流状態の一方を禁止することで、スイッチＳＷ２，ＳＷ３の一方にオープン異常が生じている場合であっても、回転電機１０の動作を継続できる。
図１４に、制御装置４０による界磁電流出力部２２の制御処理を表すフローチャートを示す。本処理は、制御装置４０によって所定周期毎に実施される。
ステップＳ０１において、Ｈブリッジ回路２３が励磁状態であるか否かを判定する。Ｈブリッジ回路２３が励磁状態である場合（Ｓ０１：ＹＥＳ）、ステップＳ０２において、界磁電流Ｉｆが上限値Ｉ１以上であるか否かを判定する。界磁電流ＩｆがＩ１未満の場合（Ｓ０２：ＮＯ）、ステップＳ０３以降の処理を行う。
界磁電流Ｉｆが上限値Ｉ１以上の場合（Ｓ０２：ＹＥＳ）、ステップＳ０４において、第１還流状態が禁止されているか否かの判定を行う。第１還流状態が禁止されていない場合（Ｓ０４：ＮＯ）、ステップＳ０５において、第２還流状態が禁止されているか否かの判定を行う。第２還流状態が禁止されている場合（Ｓ０５：ＹＥＳ）、ステップＳ０６において、Ｈブリッジ回路２３を第１還流状態に設定し、ステップＳ０３以降の処理を行う。
第２還流状態が禁止されていない場合（Ｓ０５：ＮＯ）、ステップＳ０７において、現在の励磁状態の直前（前回の還流状態）において、第１還流状態とされていたか否かを判定する。前回の還流状態において、第１還流状態とされていた場合（Ｓ０７：ＹＥＳ）、ステップＳ０８において、Ｈブリッジ回路２３を第２還流状態に設定し、ステップＳ０３以降の処理を行う。前回の還流状態において、第２還流状態とされていた場合（Ｓ０７：ＮＯ）、ステップＳ０６において、Ｈブリッジ回路２３を第１還流状態に設定する。また、第１還流状態が禁止されている場合（Ｓ０４：ＹＥＳ）、ステップＳ０８において、Ｈブリッジ回路２３を第２還流状態に設定する。
Ｈブリッジ回路２３が還流状態である場合（Ｓ０１：ＮＯ）、ステップＳ０９において、界磁電流Ｉｆが下限値Ｉ２以下であるか否かを判定する。界磁電流ＩｆがＩ２より大きい場合（Ｓ０９：ＮＯ）、ステップＳ０３以降の処理を行う。
界磁電流Ｉｆが下限値Ｉ２以下である場合（Ｓ０９：ＹＥＳ）、ステップＳ１０において、スイッチＳＷ１，ＳＷ４の少なくとも一方がオープン異常であるか、又は、スイッチＳＷ２，ＳＷ３の少なくとも一方がショート異常であるか否かを判定する。ステップＳ１０において、否定的な判断がなされた場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ１１において、Ｈブリッジ回路２３を励磁状態に設定し、ステップＳ０３以降の処理を行う。ステップＳ１０において、肯定的な判断がなされた場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１２において、励磁電流の向きが反転するように（端子Ｐ４から端子Ｐ３に流れるように）、Ｈブリッジ回路２３を励磁状態として設定し、ステップＳ０３以降の処理を行う。
ステップＳ０３において、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流の検出値に基づいて、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に異常が発生しているか否かの判定を行う。ステップＳ１３において、スイッチＳＷ１，ＳＷ３の少なくとも一方がショート異常であるか、又は、スイッチＳＷ２，ＳＷ４の少なくとも一方がオープン異常であるか否かを判定する。ステップＳ１３において肯定的な判定がなされた場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４において、第２還流状態を禁止する。
ステップＳ１３の否定的な判定（Ｓ１３：ＮＯ）、又は、ステップＳ１４の後、ステップＳ１５において、スイッチＳＷ２，ＳＷ４の少なくとも一方がショート異常であるか、又は、スイッチＳＷ１，ＳＷ３の少なくとも一方がオープン異常であるか否かを判定する。ステップＳ１５において肯定的な判定がなされた場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１６において、第１還流状態を禁止する。
ステップＳ１５の否定的な判定（Ｓ１５：ＮＯ）、又は、ステップＳ１６の後、ステップＳ１７において、スイッチＳＷ２，ＳＷ３の少なくとも一方がショート異常であるか、又は、スイッチＳＷ１，ＳＷ４の少なくとも一方がオープン異常であるか否かを判定する。ステップＳ１７において肯定的な判定がなされた場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ステップＳ１８において、回転電機１０を有する車両に搭載されており、回転電機１０及び直流電源２１から電力供給される各種電気負荷の動作を制限し、処理を終了する。また、ステップＳ１７において否定的な判定がなされた場合（Ｓ１７：ＮＯ）、処理を終了する。
本実施形態では、界磁巻線１２が有極性を有するため、界磁巻線１２に対し通常時（Ｐ３→Ｐ４）と逆向き（Ｐ４→Ｐ３）に電流を流すと、通常時に比べて界磁が弱まる。このため、回転電機１０における発電電力が減少する。そこで、制御装置４０は、界磁巻線１２に対して励磁電流を反転させて流す場合に、車載電気負荷の動作を制限する構成とした。例えば、車両走行に関係する電気負荷を優先して動作させ、車両走行に関係しない電気負荷の動作を制限する。このような構成にすることで、発電電力が減少した場合であっても、車両走行を継続できる。
なお、ステップＳ０３，Ｓ１０，Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１７の処理が「異常判定部」に相当し、ステップＳ０１〜Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８の処理が「制御部」に相当する。
（第２実施形態）
上記第１実施形態の構成では、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流に基づいて、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開異常、及び、閉異常をそれぞれ判定する構成とした。本実施形態では、当該構成を変更し、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間（ドレイン−ソース間）の電圧に基づいて、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開異常、及び、閉異常をそれぞれ判定する。第２実施形態の「異常判定部」としての制御装置４０による各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の異常判定を除く制御装置４０による制御、及び、回転電機１０の電気的構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
本実施系形態では、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間に電圧センサを設ける。そして、制御装置４０は、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に設けられた電圧センサの検出値を取得することで、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間の電圧の検出値を取得し、開閉異常の判定を行う。さらに、制御装置４０は、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開閉状態を指令する信号に基づいて、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開閉異常の判定を行う。ここで、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開閉状態を指令する信号とは、例えば、制御装置４０から駆動回路２４に対して入力される操作信号である。また、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開閉状態を指令する信号は、駆動回路２４から各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に出力される駆動信号であってもよいし、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のゲート電圧であってもよい。
図１５に各スイッチの操作信号の状態と、正常時、ショート異常（閉異常）時、オープン異常（開異常）時におけるそのスイッチの入出力端子間の電圧の大きさとを示す。
スイッチの操作信号がオフ状態の場合、正常時には、そのスイッチの入出力端子間の電圧は所定値（具体的には、直流電源２１の出力電圧から、経路上における界磁巻線１２の逆起電圧や、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４における電圧降下を引いた値）となり、ショート異常時には、そのスイッチの入出力端子間の電圧は略０となり、オープン異常時には、そのスイッチの入出力端子間の電圧は正常時と同様の所定値となる。よって、スイッチの操作信号がオフ状態の場合、制御装置４０は、そのスイッチにおけるショート異常を判定することができる。
スイッチの操作信号がオン状態の場合、正常時には、そのスイッチの入出力端子間の電圧は略０となり、ショート異常時には、そのスイッチの入出力端子間の電圧は略０となり、そのスイッチの入出力端子間の電圧は所定値（具体的には、直流電源２１の出力電圧から、経路上における界磁巻線１２の逆起電圧や、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４における電圧降下を引いた値）となる。よって、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の操作信号がオン操作を指令している場合、制御装置４０は、そのスイッチにおけるオープン異常を判定することができる。
具体的には、制御装置４０は、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオン操作されている状態で、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間の電圧の検出値が所定値より高い場合に、オープン異常が生じていると判定する。また、制御装置４０は、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオフ操作されている状態で、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間の電圧の検出値が所定値より低い場合に、オープン異常が生じていると判定する。制御装置４０は、オープン異常の判定に用いる所定値を、直流電源２１の出力電圧に基づいて設定し、ショート異常の判定に用いる所定値を、略０に設定する。なお、各所定値は、オープン異常及びショート異常のそれぞれが判定可能な値に設定されていればよい。
スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のそれぞれに流れる電流は、Ｈブリッジ回路２３の時定数、即ち、界磁巻線１２を含むＨブリッジ回路２３の誘導成分及びＨブリッジ回路２３を含む抵抗成分に応じて変化する。つまり、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のそれぞれに流れる電流は、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開閉状態が変化した後、時定数に応じて変化する。特に、正常時において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が開状態から閉状態とされる場合に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流は０から時定数に応じて増加する。よって、正常時において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が開状態から閉状態とされる場合に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流がオープン異常の判定に用いる所定電流を超えるまでに時定数に応じた時間を要する。このため、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間に流れる電流に基づいて開閉異常を判定する構成では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が開状態から閉状態とされる場合に、オープン異常が生じているか否かの判定にＨブリッジ回路２３の時定数に応じた時間を要する。
一方、正常時において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が開状態から閉状態とされる場合、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間の電圧は、即時的に変化する。よって、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間の電圧に基づいて開閉異常を判定する構成では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間に流れる電流に基づいてオープン異常を判定する構成と比較すると、オープン異常を応答性よく判定することができる。
さらに、電圧検出は電流検出よりも構成が簡素化できるため、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間の電圧に基づいて開閉異常を判定する構成では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間に流れる電流に基づいてオープン異常を判定する構成と比較すると、構成を簡素化できる。
一方、ショート異常が生じると、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間に流れる電流は急峻に増加するため、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間に流れる電流に基づいてショート異常を判定する構成では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間の電圧に基づいてショート異常を判定する構成と比較すると、ショート異常を応答性よく判定することができる。
また、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がそれぞれ設けられている経路においてはんだクラックなどが生じた結果、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が設けられている経路の抵抗値が増加したり、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のゲートに入力される電圧が低下したりする場合、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流が減少する異常が生じる。第１実施形態の構成では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流が減少する上記異常の発生の有無を判定することが可能になる。なお、上述したスイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流が減少する異常は、オープン異常に含まれるものである。
また、制御装置４０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間電圧に加えて、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開閉状態を指令する信号に基づいて、異常の発生を判定する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開閉状態を指令する信号は、デジタル値でありアナログ値と比較してノイズの影響を受けにくい。このため、異常判定におけるノイズの影響を抑制可能である。また、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開閉状態を指令する信号に基づいて、異常の発生を判定することで、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開閉状態が変更されるタイミングで、異常の発生を判定することが可能になり、正確に異常の発生を判定することができる。
（第３実施形態）
上記第１実施形態の制御装置４０は、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流に基づいて、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオープン異常、及び、ショート異常をそれぞれ判定する構成とした。ここで、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、電流が流れることで損失が生じ発熱する。そこで、本実施形態の制御装置４０は、当該構成を変更し、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の温度に基づいて、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオープン異常、及び、ショート異常をそれぞれ判定する。第３実施形態の「異常判定部」としての制御装置４０による各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の異常判定を除く制御装置４０による制御、及び、回転電機１０の電気的構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
本実施系形態では、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に感温ダイオードを設け、その感温ダイオードに定電流を流す。そして、制御装置４０は、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に設けられた感温ダイオードの順方向降下電圧を取得することで、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の温度の検出値を取得し、開閉異常の判定を行う。なお、感温ダイオードに代えて、感温抵抗やサーミスタや、熱電対などを用いてもよい。
図１６に各スイッチの操作信号の状態と、正常時、ショート異常（閉異常）時、オープン異常（開異常）時におけるそのスイッチの温度変化を示す。
スイッチの操作信号がオフ状態の場合、正常時には、そのスイッチの温度は上昇せず（温度が不変、又は、空冷などの冷却により温度が低下する）、ショート異常時には、そのスイッチの温度は上昇し、オープン異常時には、そのスイッチの温度は上昇しない。よって、スイッチの操作信号がオフ状態の場合、制御装置４０は、そのスイッチの温度に基づいてショート異常を判定することができる。
スイッチの操作信号がオン状態の場合、正常時には、そのスイッチの温度は上昇し、ショート異常時には、そのスイッチの温度は上昇し、オープン異常時には、そのスイッチの温度は上昇しない。よって、スイッチの操作信号がオン状態の場合、制御装置４０は、そのスイッチの温度に基づいてオープン異常を判定することができる。
具体的には、制御装置４０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４にオン操作信号が入力され、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の温度が上昇しない場合、その温度が上昇しないスイッチＳＷ１〜ＳＷ４においてオープン異常が生じていると判定する。また、制御装置４０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４にオフ操作信号が入力されている状況下で、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の温度が上昇している場合、その温度が上昇しているスイッチＳＷ１〜ＳＷ４においてショート異常が生じていると判定する。
ここで、第１還流状態では、スイッチＳＷ３に対して逆方向（スイッチＳＷ３のボディーダイオードに対して順方向）に電流が流れる。また、第２還流状態では、スイッチＳＷ２に対して逆方向（スイッチＳＷ２のボディーダイオードに対して順方向）に電流が流れる。例えば、第１還流状態において、スイッチＳＷ３が正常である場合、オン状態とされたスイッチＳＷ３に電流が流れ、スイッチにオープン異常が生じている場合、スイッチＳＷ３のボディーダイオードに電流が流れる。第２還流状態におけるスイッチＳＷ２の場合も同様にオープン異常が生じていると、スイッチＳＷ２のボディーダイオードに電流が流れる。このため、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流に基づいて、開閉異常の判定を行う第１実施形態の構成では、第１還流状態におけるスイッチＳＷ３のオープン異常、及び、第２還流状態におけるスイッチＳＷ２のオープン異常を判定できない。
ここで、スイッチＳＷ２，ＳＷ３に電流が流れる場合、例えば、スイッチＳＷ２，ＳＷ３のオン抵抗を０．２ｍΩ、スイッチＳＷ２，ＳＷ３に流れる電流を１０Ａとすると、スイッチＳＷ２，ＳＷ３における発熱（損失）は、０．０２Ｗとなる（Ｐ＝Ｉ＾２・Ｒ＝１０・１０・０．０００２＝０．０２）。一方、スイッチＳＷ２，ＳＷ３のボディーダイオードに電流が流れる場合、例えば、スイッチＳＷ２，ＳＷ３のボディーダイオードの順方向電圧降下を０．７Ｖ、スイッチＳＷ２，ＳＷ３に流れる電流を１０Ａとすると、スイッチＳＷ２，ＳＷ３のボディーダイオードにおける発熱（損失）は、７Ｗとなる（Ｐ＝Ｉ・Ｖｆ＝１０・０．７＝７）。つまり、スイッチＳＷ２，ＳＷ３に電流が流れる場合のスイッチＳＷ２，ＳＷ３の発熱と、スイッチＳＷ２，ＳＷ３のボディーダイオードに電流が流れる場合のスイッチＳＷ２，ＳＷ３の発熱（スイッチＳＷ２，ＳＷ３のボディーダイオードの発熱）と、は大きくことなるため、第３実施形態の制御装置４０は、スイッチＳＷ２，ＳＷ３の温度に基づいて、スイッチＳＷ２，ＳＷ３のオープン異常を判定することができる。
また、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がそれぞれ設けられている経路においてはんだクラックなどが生じた結果、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が設けられている経路の抵抗値が増加したり、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の制御端子に入力される電圧が低下したりする場合、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流が減少するオープン異常が生じる。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流が減少するオープン異常が生じると、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に電流が流れている際のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の温度上昇が抑制される。そこで、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の温度に基づいて、オープン異常の発生を判定する第３実施形態の構成では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流が減少するオープン異常の発生の有無を判定することが可能になり、当該オープン異常が生じている場合に、回転電機１０の動作を継続できる。
（他の実施形態）
・第１実施形態の構成において、Ｈブリッジ回路について、図２に示すＨブリッジ回路２３に代えて、図１７に示すようなＨブリッジ回路２３ａであってもよい。即ち、図２に示した構成から、第１レグの下アームのスイッチ（第２スイッチＳＷ２）を還流ダイオードＤ２に変更し、第２レグの上アームのスイッチ（第３スイッチＳＷ３）を還流ダイオードＤ３に変更してもよい。
この構成では、スイッチＳＷ１，ＳＷ４をともにオン状態とすることで、界磁巻線１２に励磁電流が流れる励磁状態とすることができる。また、スイッチＳＷ１をオン状態、スイッチＳＷ４をオフ状態とすることで、界磁巻線１２に還流電流が流れる第１還流状態とすることができ、スイッチＳＷ１をオフ状態、スイッチＳＷ４をオン状態とすることで、界磁巻線１２に還流電流が流れる第２還流状態とすることができる。
本構成においても、第１還流状態と、第２還流状態とを切り替えることで、全アームに対して電流が流れることになり、各アームの異常を判定することができる。つまり、各アームの異常の検出の機会を確保することが可能となる。加えて、上アーム側（ＳＷ１，Ｄ３）での還流（第１還流状態）と、下アーム側（ＳＷ２，Ｄ４）での還流（第２還流状態）とを切り替えて実施することで、還流電流が流れる際の各アームにおける発熱を分散させることができる。
さらに、制御装置４０は、第１スイッチＳＷ１にショート異常が生じた場合、第２還流状態への切り替えを禁止する。また、制御装置４０は、第４スイッチＳＷ４にショート異常が生じた場合、第１還流状態への切り替えを禁止する。このように、直流電源２１が短絡しないように励磁電流を流すことで、スイッチＳＷ１及びＳＷ４の一方に閉異常が生じている場合であっても、回転電機１０の動作を継続できる。
また、制御装置４０は、還流ダイオードＤ２にオープン異常が生じた場合、第２還流状態への切り替えを禁止する。また、制御装置４０は、還流ダイオードＤ３にオープン異常が生じた場合、第１還流状態への切り替えを禁止する。ダイオードＤ２，Ｄ３の一方に開異常が生じている場合に制御を変更することで、回転電機１０の動作を継続できる。
・界磁巻線１２が有極性を有しないものであってもよい。この場合、図１３に示すフローチャートの処理のうち、ステップＳ１７，Ｓ１８の処理を省略するとよい。
・Ｈブリッジ回路のうち、第１レグの下アーム及び第２レグの上アームのうち、一方がスイッチ、他方が還流ダイオードで構成されるものであってもよい。
・図１３に示すフローチャートについて、ステップＳ１０〜Ｓ１２の処理、ステップＳ１３，Ｓ１４の処理、ステップＳ１５，Ｓ１６の処理、及び、ステップＳ１７，Ｓ１８の処理について、それぞれ省略するものであってもよい。
・制御装置４０は、界磁電流Ｉｆを界磁電流指令値Ｉｆ＊に調整する際に、Ｈブリッジ回路２３の出力電圧（端子Ｐ３−Ｐ４間の電圧）を、所定電圧に調整する制御を行うものであってもよい。
・異常判定部としての制御装置４０は、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流の検出値を取得し、その検出値に基づいて、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の異常を判定する構成とした。これを変更し、界磁巻線１２に流れる界磁電流Ｉｆの検出値に基づいて、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の異常を判定する構成としてもよい。
・「異常判定部」及び「制御部」としての構成の一部又は全部を駆動回路２４が有する構成としてもよい。特に、第２実施形態の構成において、「異常判定部」としての構成を駆動回路２４が有する構成とすれば、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間電圧の検出値を駆動回路２４に入力するだけで、駆動回路２４は、異常判定を行うことができる。さらに、駆動回路２４をスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のそれぞれに設け、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に設けられた駆動回路２４と各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４とをモジュール化することで、構成を簡素化できる。
１０…回転電機、１２…界磁巻線、１４…電機子巻線、２１…直流電源、２３…Ｈブリッジ回路、４０…制御装置、Ｐ３，Ｐ４…出力端子、ＳＷ１〜ＳＷ４…スイッチ。

Claims (12)

  1. 電機子巻線（１４）及び界磁巻線（１２）を備える回転電機（１０）の制御装置（４０）であって、
    前記界磁巻線は、Ｈブリッジ回路（２３）の第１レグの上アーム（ＳＷ１）及び下アーム（ＳＷ２，Ｄ２）の接続点（Ｐ３）と、第２レグの上アーム（ＳＷ３，Ｄ３）及び下アーム（ＳＷ４）の接続点（Ｐ４）とに接続され、
    前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームは、それぞれ半導体スイッチング素子を有して構成され、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記上アームは、それぞれ半導体スイッチング素子又はダイオードを有して構成され、
    前記Ｈブリッジ回路の前記上アームは、直流電源（２１）の高圧端子に接続されるとともに、前記Ｈブリッジ回路の前記下アームは、前記直流電源の低圧端子に接続され、
    前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームをともに導通状態にして、前記界磁巻線に前記直流電源から励磁電流を流す励磁状態と、前記第１レグの前記上アームを導通状態、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第１還流状態と、前記第２レグの前記下アームを導通状態、前記第１レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第２還流状態と、を切り替える制御を行う制御部と、
    前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子に流れる電流に基づいて、前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、を備え、
    前記制御部は、前記異常判定部により前記第２レグの前記上アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第１還流状態への切り替えを禁止する制御と、前記異常判定部により前記第１レグの前記下アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第２還流状態への切り替えを禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する回転電機の制御装置。
  2. 電機子巻線（１４）及び界磁巻線（１２）を備える回転電機（１０）の制御装置（４０）であって、
    前記界磁巻線は、Ｈブリッジ回路（２３）の第１レグの上アーム（ＳＷ１）及び下アーム（ＳＷ２，Ｄ２）の接続点（Ｐ３）と、第２レグの上アーム（ＳＷ３，Ｄ３）及び下アーム（ＳＷ４）の接続点（Ｐ４）とに接続され、
    前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームは、それぞれ半導体スイッチング素子を有して構成され、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記上アームは、それぞれ半導体スイッチング素子又はダイオードを有して構成され、
    前記Ｈブリッジ回路の前記上アームは、直流電源（２１）の高圧端子に接続されるとともに、前記Ｈブリッジ回路の前記下アームは、前記直流電源の低圧端子に接続され、
    前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームをともに導通状態にして、前記界磁巻線に前記直流電源から励磁電流を流す励磁状態と、前記第１レグの前記上アームを導通状態、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第１還流状態と、前記第２レグの前記下アームを導通状態、前記第１レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第２還流状態と、を切り替える制御を行う制御部と、
    前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子の入出力端子間電圧に基づいて、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、を備え、
    前記制御部は、前記異常判定部により前記第２レグの前記上アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第１還流状態への切り替えを禁止する制御と、前記異常判定部により前記第１レグの前記下アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第２還流状態への切り替えを禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する回転電機の制御装置。
  3. 前記異常判定部は、前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子の開閉状態を指令する信号、及び、前記半導体スイッチング素子の入出力端子間電圧に基づいて、前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する請求項２に記載の回転電機の制御装置。
  4. 電機子巻線（１４）及び界磁巻線（１２）を備える回転電機（１０）の制御装置（４０）であって、
    前記界磁巻線は、Ｈブリッジ回路（２３）の第１レグの上アーム（ＳＷ１）及び下アーム（ＳＷ２，Ｄ２）の接続点（Ｐ３）と、第２レグの上アーム（ＳＷ３，Ｄ３）及び下アーム（ＳＷ４）の接続点（Ｐ４）とに接続され、
    前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームは、それぞれ半導体スイッチング素子を有して構成され、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記上アームは、それぞれ半導体スイッチング素子又はダイオードを有して構成され、
    前記Ｈブリッジ回路の前記上アームは、直流電源（２１）の高圧端子に接続されるとともに、前記Ｈブリッジ回路の前記下アームは、前記直流電源の低圧端子に接続され、
    前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームをともに導通状態にして、前記界磁巻線に前記直流電源から励磁電流を流す励磁状態と、前記第１レグの前記上アームを導通状態、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第１還流状態と、前記第２レグの前記下アームを導通状態、前記第１レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第２還流状態と、を切り替える制御を行う制御部と、
    前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子の温度に基づいて、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、を備え、
    前記制御部は、前記異常判定部により前記第２レグの前記上アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第１還流状態への切り替えを禁止する制御と、前記異常判定部により前記第１レグの前記下アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第２還流状態への切り替えを禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する回転電機の制御装置。
  5. 電機子巻線（１４）及び界磁巻線（１２）を備える回転電機（１０）の制御装置（４０）であって、
    前記界磁巻線は、Ｈブリッジ回路（２３）の第１レグの上アーム（ＳＷ１）及び下アーム（ＳＷ２）の接続点（Ｐ３）と、第２レグの上アーム（ＳＷ３）及び下アーム（ＳＷ４）の接続点（Ｐ４）とに接続され、
    前記Ｈブリッジ回路の前記上アームは、直流電源（２１）の高圧端子に接続されるとともに、前記Ｈブリッジ回路の前記下アームは、前記直流電源の低圧端子に接続され、
    前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態と、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを導通状態にし、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第１還流状態と、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第２還流状態と、を切り替える制御を行う制御部と、
    前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子に流れる電流に基づいて、前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記異常判定部により前記第１レグの前記下アームに閉異常が生じていると判定された場合、前記第２レグの前記上アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第１還流状態を禁止する制御と、
    前記異常判定部により前記第２レグの前記上アームに閉異常が生じていると判定された場合、前記第１レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第２還流状態を禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する回転電機の制御装置。
  6. 電機子巻線（１４）及び界磁巻線（１２）を備える回転電機（１０）の制御装置（４０）であって、
    前記界磁巻線は、Ｈブリッジ回路（２３）の第１レグの上アーム（ＳＷ１）及び下アーム（ＳＷ２）の接続点（Ｐ３）と、第２レグの上アーム（ＳＷ３）及び下アーム（ＳＷ４）の接続点（Ｐ４）とに接続され、
    前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームは、それぞれ半導体スイッチング素子を有して構成され、
    前記Ｈブリッジ回路の前記上アームは、直流電源（２１）の高圧端子に接続されるとともに、前記Ｈブリッジ回路の前記下アームは、前記直流電源の低圧端子に接続され、
    前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態と、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを導通状態にし、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第１還流状態と、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第２還流状態と、を切り替える制御を行う制御部と、
    前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子の入出力端子間電圧に基づいて、前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記異常判定部により前記第１レグの前記下アームに閉異常が生じていると判定された場合、前記第２レグの前記上アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第１還流状態を禁止する制御と、
    前記異常判定部により前記第２レグの前記上アームに閉異常が生じていると判定された場合、前記第１レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第２還流状態を禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する回転電機の制御装置。
  7. 前記異常判定部は、前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子の開閉状態を指令する信号、及び、前記半導体スイッチング素子の入出力端子間電圧に基づいて、前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する請求項６に記載の回転電機の制御装置。
  8. 電機子巻線（１４）及び界磁巻線（１２）を備える回転電機（１０）の制御装置（４０）であって、
    前記界磁巻線は、Ｈブリッジ回路（２３）の第１レグの上アーム（ＳＷ１）及び下アーム（ＳＷ２）の接続点（Ｐ３）と、第２レグの上アーム（ＳＷ３）及び下アーム（ＳＷ４）の接続点（Ｐ４）とに接続され、
    前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームは、それぞれ半導体スイッチング素子を有して構成され、
    前記Ｈブリッジ回路の前記上アームは、直流電源（２１）の高圧端子に接続されるとともに、前記Ｈブリッジ回路の前記下アームは、前記直流電源の低圧端子に接続され、
    前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態と、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを導通状態にし、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第１還流状態と、前記第１レグの前記下アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に還流電流を流す第２還流状態と、を切り替える制御を行う制御部と、
    前記励磁状態、前記第１還流状態、及び、前記第２還流状態において、前記半導体スイッチング素子の温度に基づいて、前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームのいずれかに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記異常判定部により前記第１レグの前記下アームに閉異常が生じていると判定された場合、前記第２レグの前記上アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第１還流状態を禁止する制御と、
    前記異常判定部により前記第２レグの前記上アームに閉異常が生じていると判定された場合、前記第１レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第２還流状態を禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する回転電機の制御装置。
  9. 前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームは、半導体スイッチング素子を有して構成され、
    前記制御部は、
    前記異常判定部により前記第１レグの前記上アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第２レグの前記上アーム、及び、前記第１レグの前記下アームを導通状態にし、前記第２レグの前記下アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第１還流状態への切り替えを禁止する制御と、
    前記異常判定部により前記第２レグの前記下アームに開異常が生じていると判定された場合、前記第２レグの前記上アーム及び前記第１レグの前記下アームを導通状態にし、前記第１レグの前記上アームを遮断状態にして、前記界磁巻線に励磁電流を流す励磁状態とするとともに、前記第２還流状態への切り替えを禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
  10. 前記回転電機は車両に搭載され、
    前記界磁巻線は、前記第１レグの前記上アーム、及び、前記第２レグの前記下アームを介して電流が流れた場合、前記第２レグの前記上アーム、及び、前記第１レグの前記下アームを介して電流が流れた場合と比較して、界磁が大きくなる有極性を有するものであって、
    前記第２レグの前記上アーム、及び、前記第１レグの前記下アームを介して前記励磁電流が流れる場合、前記車両に搭載されている電気負荷の動作を制限する請求項５乃至９のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
  11. 前記制御部は、前記異常判定部により前記第１レグの前記上アームに閉異常が生じていると判定された場合に、前記第２還流状態への切り替えを禁止する制御と、前記異常判定部により前記第２レグの前記下アームに閉異常が生じていると判定された場合に、前記第１還流状態への切り替えを禁止する制御と、の少なくとも一方を実施する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
  12. 前記第１レグ及び前記第２レグの前記上アーム及び前記下アームは、それぞれパワー半導体スイッチング素子を有して構成される請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
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