JP2018042412A - インバータ制御装置およびインバータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子が故障した場合でも、平滑コンデンサからの放電を可能とするインバータ制御装置を提供すること。【解決手段】上アーム６１および下アーム６２のそれぞれに、複数相のスイッチング素子６１ｕ，６１ｖ，６１ｗ、６２ｕ，６２ｖ，６２ｗを備えるとともに、電圧を平滑化する平滑コンデンサ６３を備えたインバータ６０と、スイッチング素子６１ｕ〜ｗ、６２ｕ〜ｗの作動を制御し、平滑コンデンサ６３に蓄積された電荷を放電する放電処理を実行するインバータ制御回路８０と、を備えたインバータ制御装置であって、インバータ制御回路８０は、スイッチング素子６１ｕ〜ｗ、６２ｕ〜ｗの故障の検出後の放電処理では、前記複数相のうち少なくとも故障した前記スイッチング素子の相以外の相のスイッチング素子６１ｕ〜ｗ、６２ｕ〜ｗを制御して放電を行う故障時放電処理を実行することを特徴とするインバータ制御装置とした。【選択図】図２

Description

本発明は、インバータ制御装置およびインバータ制御方法に関する。

従来、イグニッションスイッチをオフとしてインバータの作動を終了する際に、平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電処理を実行するインバータ制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
なお、この従来技術では、放電処理時に、スイッチング素子のオン動作時に、電流制限を行うものと電流制限をしないものとを選択的に切替制御することによりスイッチング素子の発熱を抑えるようにしている。

特開２０１２−６０７６５号公報

しかしながら、従来、スイッチング素子の故障検出時には、制御を停止しており、上記の放電処理を実行することができなかった。また、仮に、スイッチング素子が故障したまま放電処理を行った場合、スイッチング素子に所望の切替作動を行うことができないものが存在することから、所望の放電制御を行うことができない。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、スイッチング素子が故障した場合でも、平滑コンデンサからの放電を可能とするインバータ制御装置およびインバータ制御方法を提供することを目的とする。

本発明のインバータの制御装置は、インバータの平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電処理を実行する制御部を備える。
そして、制御部は、スイッチング素子の故障を検出した後の放電処理では、前記複数相のうち少なくとも故障した前記スイッチング素子の相以外の相のスイッチング素子を制御して放電を行う故障時放電処理を実行することを特徴とする。

本発明のインバータの制御装置にあっては、スイッチング素子が故障した場合でも、故障したスイッチング素子の相以外の相のスイッチング素子を制御して平滑コンデンサからの放電を行うことができる。

実施の形態１のインバータ制御装置を適用したハイブリッド車両の全体システム図である。 実施の形態１のインバータ制御装置の主要部を示す図である。 実施の形態１のインバータ制御装置のショート故障時放電処理における処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１のインバータ制御装置のオープン故障時放電処理における処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１のインバータ制御装置のショート故障時放電処理においてモータ放電処理の実行時のＰＷＭ信号を示すタイムチャートである。 実施の形態１のインバータ制御装置のショート故障時放電処理においてモータ放電処理の実行時の作用説明図である。 実施の形態１のインバータ制御装置のショート故障時放電処理において損失放電処理の実行時のＰＷＭ信号を示すタイムチャートである。 実施の形態１のインバータ制御装置のショート故障時放電処理において損失放電処理の実行時の作用説明図である。 実施の形態１のインバータ制御装置のオープン故障時放電処理においてモータ放電処理の実行時のＰＷＭ信号を示すタイムチャートである。 実施の形態１のインバータ制御装置のオープン故障時放電処理において損失電処理の実行時のＰＷＭ信号を示すタイムチャートである。

以下、本発明のインバータ制御装置およびインバータ制御方法を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
以下、実施の形態１のインバータの制御方法を実施するインバータ制御装置について説明する。

（ハイブリッド車両の全体システム構成）
図１は、実施の形態１のインバータ制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体システムを示す。以下、図１に基づいて、ハイブリッド車両の全体システム構成を説明する。

ハイブリッド車両の駆動系は、エンジン（Ｅｎｇ）１０と、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２０と、変速機（Ｔ／Ｍ）３０と、を備える。

すなわち、ハイブリッド車両の駆動系は、駆動源としてのエンジン１０とモータジェネレータ（以下、単にモータと称する）２０との出力が変速機３０により所定の変速比に変速されて駆動輪ＷＬ，ＷＲへ伝達可能に構成されている。

また、エンジン１０、モータ２０、変速機３０の作動は、センサ群４０からの入力に基づいて、いわゆるマイクロコンピュータにより構成された車両コントローラ５０により制御される。なお、センサ群４０から送られる信号としては、アクセル開度信号、ブレーキ操作信号、シフト位置信号、イグニッションスイッチ信号が含まれる。

車両コントローラ５０は、アクセル開度、ブレーキ操作、シフト位置、車速などに応じた駆動トルク指令Ｔｅをエンジン１０に出力するとともに、モータ２０に駆動トルクおよび回生トルクを指令するトルク指令Ｔｍを後述するインバータ６０に出力する。

エンジン１０は、車両コントローラによる、吸入空気量と燃料噴射量と点火時期の制御により、エンジントルクが指令値と一致するように制御される。
モータ２０は、走行駆動源になる交流（本実施の形態では３相交流）同期モータ構造であり、走行時に駆動トルク制御や回転数制御を行うとともに、減速時に回生ブレーキ制御による車両運動エネルギの強電バッテリＢＡＴへの回収を行なうものである。

モータ２０と強電バッテリＢＡＴとの間には、力行時に強電バッテリＢＡＴの直流電流を三相交流に変換してモータ２０に供給し、回生時にモータ２０で発電した三相交流電流を直流に変換して強電バッテリＢＡＴに供給するインバータ６０が介在されている。

このインバータ６０の作動は、インバータ６０に内蔵されたいわゆるマイクロコンピュータにより構成されたインバータ制御回路８０により制御される。このインバータ制御回路８０は、車両コントローラ５０から入力されたトルク指令Ｔｍに基づいて、強電バッテリＢＡＴからモータ２０に供給する電力を制御するＰＷＭ（Pulse Wide Modulation）信号を生成し、インバータ６０に出力する。

（インバータの構成）
以下に、インバータ６０の構成について説明する。
インバータ６０は、図２に示すように、上アーム６１と下アーム６２と平滑コンデンサ６３とを備える。平滑コンデンサ６３は、インバータ６０の内部の電圧を平滑化するコンデンサである。
また、インバータ６０と強電バッテリＢＡＴとの間には、イグニッションスイッチ（図示省略）のＯＮで閉成され、ＯＦＦで開成されるリレースイッチ７０が介在されている。

インバータ６０は、上アーム６１の３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のスイッチング素子６１ｕ，６１ｖ，６１ｗと、下アーム６２の３相のスイッチング素子６２ｕ，６２ｖ，６２ｗ（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とを備える。なお、各スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）により構成されるが、他にも、バイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴやＧＴＯ（Gate Turn-Off thyristor）などを用いてもよい。また、各スイッチング素子６１ｕ，６１ｖ，６１ｗ，６２ｕ，６２ｖ，６２ｗには、逆並列にダイオードが接続されている。

Ｕ相のアーム回路を構成するスイッチング素子６１ｕのエミッタ電極とスイッチング素子６２ｕのコレクタ電極との接点と、モータ２０のＵ相のコイル２０ｕとが接続されている。そして、この接続を行う回路の途中にＵ相のコイル２０ｕのモータ電流Ｉｕを検出する電流センサ８１ｕが設けられている。なお、検出したモータ電流Ｉｕは、インバータ制御回路８０に入力される。

Ｖ相のアーム回路を構成するスイッチング素子６１ｖのエミッタ電極とスイッチング素子６２ｖのコレクタ電極との接点と、モータ２０のＶ相のコイル２０ｖとが接続されている。そして、この接続を行う回路の途中にＶ相のコイル２０ｖのモータ電流Ｉｖを検出する電流センサ８１ｖが設けられている。なお、検出したモータ電流Ｉｖは、インバータ制御回路８０に入力される。

Ｗ相のアーム回路を構成するスイッチング素子６１ｗのエミッタ電極とスイッチング素子６２ｗのコレクタ電極との接点と、モータ２０のＷ相のコイル２０ｗとが接続されている。そして、この接続を行う回路の途中にＷ相のコイル２０ｗのモータ電流Ｉｗを検出する電流センサ８１ｗが設けられている。なお、検出したモータ電流Ｉｗは、インバータ制御回路８０に入力される。

また、同時点での各モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和が零になる関係から、電流センサ８１ｕ，８１ｖ，８１ｗは、全ての相に設ける必要はない。２相（例えば、Ｕ相、Ｖ相）に電流センサ８１ｕ，８１ｖを設け、Ｗ相のモータ電流Ｉｗは、演算（Ｉｗ＝−（Ｉｕ+Ｉｖ））により求めてもよい。

Ｕ相の上アーム６１のスイッチング素子６１ｕのゲート電極には、インバータ制御回路８０が出力するＰＷＭ信号Ｐｕが入力される。Ｕ相の下アーム６２のスイッチング素子６２ｕのゲート電極には、インバータ制御回路８０が出力するＰＷＭ信号Ｎｕが入力される。

Ｖ相の上アーム６１のスイッチング素子６１ｖのゲート電極には、インバータ制御回路８０が出力するＰＷＭ信号Ｐｖが入力される。Ｖ相の下アーム６２のスイッチング素子６２ｖのゲート電極には、インバータ制御回路８０が出力するＰＷＭ信号Ｎｖが入力される。

Ｗ相の上アーム６１のスイッチング素子６１ｗのゲート電極には、インバータ制御回路８０が出力するＰＷＭ信号Ｐｗが入力される。Ｗ相の下アーム６２のスイッチング素子６２ｗのゲート電極には、インバータ制御回路８０が出力するＰＷＭ信号Ｎｗが入力される。

（インバータ制御装置）
次に、インバータ制御回路８０について説明する。
インバータ制御回路８０は、故障検出部８２と放電制御部８３と出力部８４を備える。
故障検出部８２は、電流センサ８１ｕ，８１ｖ，８１ｗが検出するモータ電流Ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに基づいて、各スイッチング素子６１ｕ，６１ｖ，６１ｗ、６２ｕ，６２ｖ，６２ｗの、ショート故障、オープン故障の有無を検出する。なお、ショート故障は、過大電流の検出により検出できる。オープン故障は、電流値の積算値の低下により検出することができる。

放電制御部８３は、イグニッションスイッチ信号に基づいて、イグニッションスイッチをオフとした際に、平滑コンデンサ６３に蓄積された電荷を放電する放電処理を実行する。この放電制御部８３の放電処理として、故障検出部８２が故障を検出しない場合の通常放電処理と、故障検出部８２が故障を検出した場合の故障時放電処理とを実行する。通常放電処理は、例えば、特許文献１に記載されたような従来から周知の処理を実行するものでその説明を省略し、本願の特徴とする故障時放電処理について後述する。

出力部８４は、上アーム６１および下アーム６２の各スイッチング素子６１ｕ，６１ｖ，６１ｗ、６２ｕ，６２ｖ，６２ｗにＰＷＭ信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ、Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗを出力する。また、出力部８４は、上アーム６１へのＰＷＭ信号Ｐｕ，Ｐｖ，ＰｗのＯＮ，ＯＦＦ出力と、下アーム６２へのＰＷＭ信号Ｎｕ，Ｎｖ，ＮｗとのＯＮ、ＯＦＦ信号とを反転させて出力する。

さらに、出力部８４は、上アーム６１へのＰＷＭ信号Ｐｕ，Ｐｖ，ＰｗのＯＮ出力と、ＰＷＭ信号Ｎｕ，Ｎｖ，ＮｗのＯＮ出力との間に、両ＯＮ信号が重ならないように、両ＰＷＭ信号を同時にＯＦＦとするデッドタイムｔｄを設定する。

具体的には、図５Ａに示すように、上アーム６１へのＰＷＭ信号Ｐｕ，Ｐｖ，ＰｗのＯＮ出力の間、下アーム６２へのＰＷＭ信号Ｎｕ，Ｎｖ，ＮｗはＯＦＦ出力する。その逆に、上アーム６１へのＰＷＭ信号Ｐｕ，Ｐｖ，ＰｗのＯＦＦ出力の間、下アーム６２へのＰＷＭ信号Ｎｕ，Ｎｖ，ＮｗはＯＮ出力する。さらに、ＰＷＭ信号Ｎｕ，Ｎｖ，ＮｗのＯＮ出力とＰＷＭ信号Ｎｕ，Ｎｖ，ＮｗとのＯＮ出力との間に、両者をＯＦＦとするデッドタイムｔｄを設定し、両者のＯＮ出力が重ならないようにしている。なお、図５Ａおよび後述の図６Ａでは、上アーム６１のＰＷＭ信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗおよび下アーム６２のＰＷＭＮｕ，Ｎｖ，Ｎｗの波形として１種類を記載している。しかしながら、周知のように、出力部８４は、ＰＷＭ信号Ｐｕ，Ｐｖ，ＰｗおよびＰＷＭ信号Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗの位相をそれぞれずらして出力する。

（ショート故障時の処理）
次に、上アーム６１，下アーム６２のいずれかのスイッチング素子６１ｕ〜ｗ、６２ｕ〜ｗにショート故障、オープン故障が生じた場合に放電制御部８３が実行する故障時放電処理を、図３、図４のフローチャートに基づいて説明する。

まず、ショート故障が生じた場合の故障時放電処理であるショート故障時放電処理を、 図３のフローチャートに基づいて説明する。
ショート故障時放電処理の最初のステップＳ１０１では、ショート故障した素子に対してショート故障状態である閉（ＯＮ）状態を実現するＰＷＭ信号を出力し、対向アームの素子に対しこれを反転して開（ＯＦＦ）状態を実現するＰＷＭ信号を出力する。

例えば、ショート故障の素子が上アーム６１のＵ相のスイッチング素子６１ｕの場合、スイッチング素子６１ｕを閉じ、下アーム６２のＵ相のスイッチング素子６２ｕを開くＰＷＭ信号を出力する。この場合、出力部８４から出力する上アーム６１のＵ相のスイッチング素子６１ｕへのＰＷＭ信号Ｐｕのデューティ比Ｐｕ＿ｄｕｔｙ＝１とする。これに伴い、下アーム６２のＵ相のスイッチング素子６２ｕへのＰＷＭ信号Ｎｕは、デューティ比Ｎｕ＿ｄｕｔｙ＝０とする。また、上アーム６１のＵ相のスイッチング素子６１ｕへのＰＷＭ信号Ｐｕのデューティ比Ｐｕ＿ｄｕｔｙは、後述するようにデッドタイムｔｄの２倍以下の時間だけＯＦＦとする値（図６Ａ参照）としてもよい。

ステップＳ１０１に続くステップＳ１０２では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ（絶対値）の全て大きさ（電流値）が予め設定された電流閾値Ｉｌｉｍ未満であるか否か判定する。そして、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値の全てが電流閾値Ｉｌｉｍ未満の場合はステップＳ１０３に進み、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値のいずれかが電流閾値Ｉｌｉｍ未満でない場合はステップＳ１０４に進む。

なお、電流閾値Ｉｌｉｍは、モータ２０に通電した際に、モータ２０に音や振動などにより運転者に違和感を与えるトルクが生じることのない値に設定されており、予めモータ２０の特性に応じ実験やシミュレーションに基づいて設定されている。

モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値が電流閾値Ｉｌｉｍ未満の場合に進むステップＳ１０３では、モータ２０に電流を流して放電を速めるためのＰＷＭ信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ，Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗを設定し出力するモータ放電処理を実行する。

ここで、故障した素子と同一相の非故障の素子へのＰＷＭ信号のデューティ比Ｐ＿ｄｕｔｙは、下記の式（１）により求める。
Ｐ＿ｄｕｔｙ＝（ｔ＿ｐｗｍ−ｔα）／（ｔ＿ｐｗｍ） ・・・（１）
なお、ｔ＿ｐｗｍはスイッチング周期である。また、ｔαは、デッドタイム（ｔｄ）の２倍の時間よりも大きく、モータ電流が電流閾値Ｉｌｉｍの近傍で電流閾値Ｉｌｉｍ未満となるＯＦＦ出力時間ｔ＿Ｉｌｉｍのデューティ比が得られる値に設定する。すなわち、ｔ＿Ｉｌｉｍ＞ｔα＞２ｔｄの関係とする。

例えば、ショート故障が上アーム６１のＵ相のスイッチング素子６１ｕの場合、残りの上アーム６１のスイッチング素子６１ｖ，６１ｗに対し、図５Ａに示すようにＯＮ出力の時間をｔｏｎｕとし、ＯＦＦ出力の時間をｔαとしたＰＷＭ信号Ｐｖ，Ｐｗを出力する。

また、この場合、下アーム６２のスイッチング素子６２ｖ，６２ｗに対しては、上アーム６１へのＯＦＦ出力の時間ｔαの間に、デッドタイムｔｄを確保した短時間（ｔｏｎｓ）のＯＮ出力を行うデューティ比Ｎ＿ｄｕｔｙのＰＷＭ信号Ｎｖ，Ｎｗを出力する。
すなわち、Ｎ＿ｄｕｔｙ＝（ｔα−２ｔｄ）／（ｔ＿ｐｗｍ）である。

このように、故障した素子と同一相の非故障の素子へのＰＷＭ信号のデューティ比Ｐ＿ｄｕｔｙは、故障した素子の対向アーム側の非故障の素子に、短時間（ｔｏｎｓ）だけＯＮ出力してモータ２０に通電する比率である。

ここで、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理を行った場合の作用を、図５Ｂにより説明する。図５Ｂは、上アーム６１のＵ相のスイッチング素子６１ｕがショート故障して図５ＡのＰＷＭ信号Ｐｖ，Ｐｗ，Ｎｖ，Ｎｗを出力した場合の動作例を示している。
この場合、ステップＳ１０１の処理に基づき、故障したスイッチング素子６１ｕの対向アーム（下アーム６２）のＵ相のスイッチング素子６２ｕを、ＯＦＦ状態に制御するＰＷＭ信号（Ｎｕ＿ｄｕｔｙ＝０）を出力する。

同時に、故障したスイッチング素子６１ｕに対しては、ＯＮ状態に維持するＰＷＭ信号を出力する。なお、この場合、上述のように、Ｐｕ＿ｄｕｔｙ＝１とするＰＷＭ信号を出力してもよいし、後述する図６Ａに示すＰｕ＿ｄｕｔｙ（短時間（ｔβ）ＯＦＦ出力するデューティ比）のＰＷＭ信号を出力してもよい。

そして、ステップＳ１０３の演算（式（１））に基づき、故障したスイッチング素子６１ｕと同一アームであるスイッチング素子６１ｖ，６１ｗに対し、図５Ａに示すように、短時間（ｔα）だけＯＦＦとするＰＷＭ信号Ｐｖ，Ｐｗを出力する。これにより、下アーム６２のスイッチング素子６２ｖ，６２ｗが短時間（ｔｏｎｓ）だけＯＮとなり、図５Ｂに矢印により示すモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが、ショート故障したスイッチング素子６１ｕを経由し、コイル２０ｕ，２０ｖ，２０ｗに通電される。

よって、スイッチング素子６１ｕが故障していても、平滑コンデンサ６３に蓄積された電荷を短時間で放電することが可能となる。また、この際、モータ電流Ｉｖ，Ｉｗは、電流閾値Ｉｌｉｍ未満であるから、モータ２０には、音や振動により運転者に違和感を与えるようなトルクは生じない。

次に、図３に戻り、ステップＳ１０２においてモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが電流閾値Ｉｌｉｍ以上の場合に進むステップＳ１０４の処理について説明する。
このステップＳ１０４では、モータ２０に電流を流すことなく、故障した素子と同一アームの素子による損失により放電を行う損失放電処理を実行する。すなわち、故障した素子の対向アームの素子を全てＯＦＦ状態（オープン状態）として故障した素子と同一アームの非故障の素子に通電し、その損失により放電する。

この場合、故障した素子と同一相の非故障の素子へのＰＷＭ信号のデューティ比Ｐ＿ｄｕｔｙを、下記の式（２）により求める。
Ｐ＿ｄｕｔｙ＝（ｔ＿ｐｗｍ−ｔβ）／（ｔ＿ｐｗｍ） ・・・（２）
なお、ｔ＿ｐｗｍはスイッチング周期、ｔβはデッドタイム（ｔｄ）の２倍の時間以下かつ零よりも大きな値である。

例えば、ショート故障が上述のように上アーム６１のＵ相のスイッチング素子６１ｕの場合、残りの上アーム６１のスイッチング素子６１ｖ，６１ｗに対して図６Ａに示すようなＰＷＭ信号Ｐｖ，Ｐｗを出力する。このＰＷＭ信号Ｐｖ，ＰｗのＯＦＦ出力時間がデッドタイムｔｄの２倍以下であるため、下アーム６２のスイッチング素子６２ｖ，６２ｗへのＰＷＭ信号Ｎｖ，Ｎｗは、図示のようにＯＦＦ（＝０）とする。

したがって、モータ電流Ｉｖ，Ｉｗは、モータ２０のコイル２０ｕ，２０ｖ，２０ｗに通電されること無く、スイッチング素子６１ｖ，６１ｗに通電されてその損失により平滑コンデンサ６３の放電を行うことができる。

ここで、ステップＳ１０１→Ｓ１０２→Ｓ１０４の処理を行った場合の作用を、図６Ｂにより説明する。なお、図６Ｂは、上アーム６１のＵ相のスイッチング素子６１ｕがショート故障した場合の動作例を示している。
この場合、ステップＳ１０１の処理に基づき、対向アームである下アーム６２のＵ相のスイッチング素子６２ｕは、ＯＦＦ状態に制御されている。

そして、故障したスイッチング素子６１ｕと同一アームの非故障のスイッチング素子６１ｖ，６１ｗに対し、図６Ａに示すように、デッドタイムｔｄの２倍以下の短時間（ｔβ）だけＯＦＦ出力するＰＷＭ信号Ｐｖ，Ｐｗを出力する。また、これに伴い、下アーム６２のスイッチング素子６２ｖ，６２ｗに対し、ＯＦＦ状態に維持するＰＷＭ信号Ｎｖ，Ｎｗを出力する。

これにより、スイッチング素子６１ｖ，６１ｗに与えられる電荷による損失により平滑コンデンサ６３に蓄積された電荷を放電する。また、この場合、モータ２０には通電しないため、モータ２０にトルクが生じることは無く、運転者に違和感を与えることはない。

なお、図３のフローチャートに示す処理は、平滑コンデンサ６３の放電を行う際には、所定の制御周期で繰り返す。よって、例えば、放電開始時にモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗいずれかが電流閾値Ｉｌｉｍを越えていれば、ステップＳ１０４の損失放電処理を実行する。そして、その後、放電開始時にモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの全てが電流閾値Ｉｌｉｍ未満になれば、ステップＳ１０３のモータ放電処理によりモータ２０に通電して放電を行う。

（オープン故障時の処理）
次に、オープン故障検出時の放電制御部８３の放電処理を、図４のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ２０１では、故障した素子に対して故障状態と同様の状態を実現するＰＷＭ信号を出力する。したがって、故障した素子に対して開（オープン）とする

ステップＳ２０２では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値（絶対値）の全てが予め設定された電流閾値Ｉｌｉｍ未満であるか否か判定する。そして、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値の全てが電流閾値Ｉｌｉｍ未満の場合はステップＳ２０３に進み、そのいずれかが電流閾値Ｉｌｉｍ未満でない場合はステップＳ２０４に進む。

モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値の全てが電流閾値Ｉｌｉｍ未満の場合に進むステップＳ２０３では、モータ２０に電流を流して放電を速めるためのＰＷＭ信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ，Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗを設定し出力するモータ放電処理を実行する。すなわち、故障素子の対向アームの故障したスイッチング素子の相（これを故障相とする）以外の相の素子を短時間（ｔα）ＯＦＦとし、これにより、故障した素子と同一アームの他の相の素子は短時間（ｔｏｎｕ）ＯＮする。

例えば、オープン故障が上アーム６１のＵ相のスイッチング素子６１ｕの場合、下アーム６２のスイッチング素子６２ｖ，６２ｗに対して、図７に示すように、ｔｏｎｓのＯＮ出力の時間と、ｔαのＯＦＦ出力の時間を有したＰＷＭ信号Ｎｖ，Ｎｗを出力する。このＰＷＭ信号Ｎｖ，Ｎｗのデューティ比Ｎ＿ｄｕｔｙは、上記式（１）と同様の演算により求めることができる。
また、これに伴って、上アーム６１のスイッチング素子６１ｖ，６１ｗに対し、ＯＮ出力の時間ｔｏｎｕを有したＰＷＭ信号Ｐｖ，Ｐｗを出力する。

これにより、上アーム６１のスイッチング素子６１ｖ，６１ｗが短時間（ｔα）だけＯＮとなり、スイッチング素子６１ｖ，６１ｗ、コイル２０ｕ，２０ｖ，２０ｗ、スイッチング素子６２ｕを経由し、電流閾値Ｉｌｉｍ未満の通電を行う。

よって、スイッチング素子６１ｕがオープン故障していても、平滑コンデンサ６３に蓄積された電荷を短時間で放電することが可能となる。また、この際、モータ電流Ｉｖ，Ｉｗは、電流閾値Ｉｌｉｍ未満であるから、モータ２０の音や振動により運転者に違和感を与えることもない。

次に、図４に戻り、ステップＳ２０２においてモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値のいずれかが電流閾値Ｉｌｉｍ以上の場合に進むステップＳ２０４の処理について説明する。
このステップＳ２０４では、モータ２０に電流を流すことなく、故障した素子の対向アームの素子による損失により放電を行うようＰＷＭ信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ，Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗを設定し出力する損失放電処理を実行する。

すなわち、モータ２０に通電しないために故障した素子と同一アームの素子を全てＯＦＦとし、故障した素子の対向アームの素子の損失により放電する。
この故障した素子の対向アームの非故障の素子へのＰＷＭ信号のデューティ比Ｐ＿ｄｕｔｙは、上記式（２）により求める。

例えば、オープン故障が上アーム６１のＵ相のスイッチング素子６１ｕの場合、下アーム６２のスイッチング素子６２ｖ，６２ｗに対して図８に示すように短時間（ｔβ）のみＯＦＦとするＰＷＭ信号Ｎｖ，Ｎｗを出力する。この場合、対向アームである上アーム６１のスイッチング素子６１ｖ，６１ｗには、常時ＯＦＦ出力のＰＷＭ信号Ｐｖ，Ｐｗを出力する。
したがって、モータ２０のコイル２０ｕ，２０ｖ，２０ｗに通電されること無く、スイッチング素子６２ｖ，６２ｗの損失により平滑コンデンサ６３の放電を行うことができる。

（実施の形態１の効果）
以下に、実施の形態１の効果を列挙する。
１）実施の形態１のインバータ制御装置は、
モータ２０に電力を供給し、上アーム６１および下アーム６２のそれぞれに、複数相のスイッチング素子６１ｕ，６１ｖ，６１ｗ、６２ｕ，６２ｖ，６２ｗを備えるとともに、内部の電圧を平滑化する平滑コンデンサ６３を備えたインバータ６０と、
スイッチング素子６１ｕ〜ｗ、６２ｕ〜ｗの作動を制御し、平滑コンデンサ６３に蓄積された電荷を放電する放電処理を実行する制御部としてのインバータ制御回路８０と、
を備えたインバータ制御装置であって、
インバータ制御回路８０は、
スイッチング素子６１ｕ〜ｗ、６２ｕ〜ｗの故障を検出する故障検出部８２を備え、
故障の検出後の放電処理では、前記複数相のうち少なくとも故障したスイッチング素子の相以外の相のスイッチング素子６１ｕ〜ｗ、６２ｕ〜ｗを制御して放電を行う故障時放電処理を実行することを特徴とする。
したがって、スイッチング素子６１ｕ〜ｗ、６２ｕ〜ｗのいずれかが故障した場合でも、故障相以外の相のスイッチング素子６１ｕ〜ｗ、６２ｕ〜ｗを制御して平滑コンデンサ６３の電荷の放電を行うことができる。

２）実施の形態１のインバータ制御装置は、
インバータ制御回路８０は、故障時放電処理時に、故障したスイッチング素子（スイッチング素子６１ｕ〜ｗ、６２ｕ〜ｗのいずれか）に対しては故障状態と同様の状態であるショート状態およびオープン状態を実現するパルス信号としてのＰＷＭ信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ、Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗを出力することを特徴とする。
したがって、故障したスイッチング素子ならびに故障相以外のスイッチング素子（スイッチング素子６１ｕ〜ｗ、６２ｕ〜ｗ）に対しＰＷＭ信号の出力を停止することなく出力する通常と同様の制御を行いながら、放電を行うことができる。

３）実施の形態１のインバータ制御装置は、
インバータ制御回路８０は、同相のスイッチング素子に対し、一方のアーム側へのパルス信号のＯＮ，ＯＦＦを反転したＰＷＭ信号を対向アーム側へ出力する出力部８４を備え、かつ、ＰＷＭ信号には、一方のアーム側へのＰＷＭ信号のＯＮ出力と、対向アームへのＰＷＭ信号とのＯＮ出力との間に、両アーム側へ同時にＯＦＦ出力するデッドタイムｔｄが設定され、
インバータ制御回路８０は、故障時放電処理時に、スイッチング素子にオープン状態を実現するにあたり、その対向アームのスイッチング素子にＯＦＦ出力時間をデッドタイムｔｄの２倍の値未満に設定したＰＷＭ信号を出力することを特徴とする。
したがって、ＯＦＦ出力時間を有したＰＷＭ信号を出力しつつスイッチング素子をオープン（ＯＦＦ状態）に維持できる。これにより、故障相を除くスイッチング素子により放電でき、損失を利用できるスイッチング素子の数を確保して、短時間の放電が可能となる。

４）実施の形態１のインバータ制御装置は、
インバータ制御回路８０は、故障相以外のスイッチング素子に対し、モータ２０に所定以上のトルクが発生しないデューティ比のＰＷＭ信号を出力することを特徴とする。
したがって、故障時放電処理の際に、モータ２０に所定以上のトルクが発生することがなく、放電時にモータ２０に音や振動が発生するトルクが生じるのを防止できる。

５）実施の形態１のインバータ制御装置は、
インバータ制御回路８０は、ＰＷＭ信号として、モータ２０に通電して放電する信号を出力するモータ放電処理を実行することを特徴とする。
したがって、モータ２０のコイル２０ｕ，２０ｖ，２０ｗに通電し短時間に放電することができる。

６）実施の形態１のインバータ制御装置は、
インバータ制御回路８０は、ＰＷＭ信号として、モータ２０に通電させることなくスイッチング素子の損失により放電する信号を出力する損失放電処理を実行することを特徴とする。
したがって、確実にモータ２０にトルクが生じることなく放電することが可能であり、例えば、平滑コンデンサ６３に蓄積された電荷が高い場合などに有効である。

７）実施の形態１のインバータ制御装置は、
インバータ制御回路８０は、
モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値を読み込み（ステップＳ１０１、Ｓ２０１）、
電流値が、モータ２０に所定以上のトルクを生じさせない予め設定された電流閾値Ｉｌｉｍ未満か否か判定し（ステップＳ１０２、Ｓ２０２）、
電流値が電流閾値Ｉｌｉｍ未満の場合は、モータ放電処理を実行し（ステップＳ１０３、Ｓ２０３）、電流値が電流閾値Ｉｌｉｍ以上の場合は、損失放電処理を実行する（ステップＳ１０４、Ｓ２０４）ことを特徴とする。
したがって、平滑コンデンサ６３からモータ２０へ流れる電流値に応じ、モータ２０に所定以上のトルクを生じさせることなく、最適の放電処理を選択的に行って、より短時間に放電を行うことができる。

８）実施の形態１のインバータ制御装置は、
インバータ制御回路８０は、損失放電処理の実行時は、故障相以外の相のスイッチング素子に対し、一方のアーム側のスイッチング素子をＯＦＦとしてモータ２０に通電しない状態として、対向アーム側の故障相以外のスイッチング素子に平滑コンデンサ６３の電荷を与えることを特徴とする。
したがって、モータ２０に通電することなく放電することが可能である。

９）実施の形態１のインバータ制御方法は、
モータ２０に電力を供給し、上アーム６１および下アーム６２のそれぞれに、スイッチング素子６１ｕ，６１ｖ，６１ｗ、６２ｕ，６２ｖ，６２ｗが設けられた相を複数備えるとともに、内部の電圧を平滑化する平滑コンデンサ６３を備えたインバータ６０において、平滑コンデンサ６３に蓄積された電荷を放電するインバータ制御方法であって、
スイッチング素子６１ｕ〜ｗ、６２ｕ〜ｗの故障を検出後の放電時に、少なくとも故障相以外の相のスイッチング素子６１ｕ〜ｗ、６２ｕ〜ｗを制御して放電を行うことを特徴とする。
したがって、スイッチング素子６１ｕ〜ｗ、６２ｕ〜ｗのいずれかが故障した場合でも、故障相以外の相のスイッチング素子６１ｕ〜ｗ、６２ｕ〜ｗを制御して平滑コンデンサ６３の電荷の放電を行うことができる。

以上、本発明を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施の形態では、インバータとして上下アームに３相のスイッチング素子を備えたものを示したが、その相数はこれに限定されず、３相以外の複数相であっても本発明を適用することができる。

また、電流閾値により決定されるモータに所定のトルク自体は、本実施の形態１で説明した音や振動を発生させないトルクよりも大きなトルクとし、ＰＷＭ信号のデューティ比により、モータに発生するトルクを音や振動を発生させないトルクとしてもよい。

２０ モータ
２０ｕ （Ｕ相の）コイル
２０ｖ （Ｖ相の）コイル
２０ｗ （Ｗ相の）コイル
６０ インバータ
６１ 上アーム
６１ｕ，６１ｖ，６１ｗ スイッチング素子
６２ 下アーム
６２ｕ，６２ｖ，６２ｗ スイッチング素子
６３ 平滑コンデンサ
８０ インバータ制御回路
８２ 故障検出部
８３ 放電制御部
８４ 出力部
ＢＡＴ 強電バッテリ
Ｉｌｉｍ 電流閾値
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ モータ電流
Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗ ＰＷＭ信号（パルス信号）
Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ ＰＷＭ信号（パルス信号）
ｔｄ デッドタイム
ｔα （短時間ＯＦＦの）時間
ｔβ （短時間ＯＦＦの）時間

Claims (9)

1. モータに電力を供給し、上アームおよび下アームのそれぞれに、複数相のスイッチング素子を備えるとともに、内部の電圧を平滑化する平滑コンデンサを備えたインバータと、
   前記スイッチング素子の作動を制御し、前記平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電処理を実行する制御部と、
   を備えたインバータ制御装置であって、
   前記制御部は、
   前記スイッチング素子の故障を検出する故障検出部を備え、
   前記故障の検出後の前記放電処理では、前記複数相のうち少なくとも故障した前記スイッチング素子の相以外の相の前記スイッチング素子を制御して放電を行う故障時放電処理を実行する
   ことを特徴とするインバータ制御装置。
2. 請求項１に記載のインバータ制御装置において、
   前記制御部は、前記故障時放電処理時に、故障した前記スイッチング素子に対しては故障状態と同様の状態を実現するパルス信号を出力することを特徴とするインバータ制御装置。
3. 請求項２に記載のインバータ制御装置において、
   前記制御部は、同相の前記スイッチング素子に対し、一方のアーム側へのパルス信号のＯＮ，ＯＦＦを反転したパルス信号を対向アーム側へ出力する出力部を備え、かつ、前記パルス信号には、一方のアーム側へのパルス信号のＯＮ出力と、対向アームへのパルス信号とのＯＮ出力との間に、両アーム側へ同時にＯＦＦ出力するデッドタイムが設定され、
   前記制御部は、前記故障時放電処理時に、前記スイッチング素子にオープン状態を実現するにあたり、その対向アームの前記スイッチング素子にＯＦＦ出力時間を前記デッドタイムの２倍の値未満に設定した前記パルス信号を出力することを特徴とするインバータ制御装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のインバータ制御装置において、
   前記制御部は、故障した前記スイッチング素子の相以外の相のスイッチング素子に対し、前記モータに所定以上のトルクが発生しないデューティ比のパルス信号を出力することを特徴とするインバータ制御装置。
5. 請求項４に記載のインバータ制御装置において、
   前記制御部は、前記パルス信号として、前記モータに通電して放電する信号を出力するモータ放電処理を実行することを特徴とするインバータ制御装置。
6. 請求項４または請求項５に記載のインバータ制御装置において、
   前記制御部は、前記パルス信号として、前記モータに通電させることなく前記スイッチング素子の損失により放電する信号を出力する損失放電処理を実行することを特徴とするインバータ制御装置。
7. 請求項５に記載のインバータ制御装置に従属する請求項６に記載のインバータ制御装置において、
   前記制御部は、
   前記モータのコイルへの電流値を読み込み、
   前記電流値が、前記モータに所定以上のトルクを生じさせない予め設定された電流閾値未満か否か判定し、
   前記電流値が前記電流閾値未満の場合は、前記モータ放電処理を実行し、前記電流値が前記電流閾値以上の場合は、前記損失放電処理を実行することを特徴とするインバータ制御装置。
8. 請求項６または請求項７に記載のインバータ制御装置において、
   前記制御部は、前記損失放電処理の実行時は、故障した前記スイッチング素子の相以外の相の前記スイッチング素子に対し、一方のアーム側の前記スイッチング素子をＯＦＦとして前記モータに通電しない状態として、故障した前記スイッチング素子の対向アーム側の相以外の相の前記スイッチング素子に前記平滑コンデンサの電荷を与えることを特徴とするインバータ制御装置。
9. モータに電力を供給し、上アームおよび下アームのそれぞれに、スイッチング素子が設けられた相を複数備えるとともに、内部の電圧を平滑化する平滑コンデンサを備えたインバータにおいて、前記平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電するインバータ制御方法であって、
   前記スイッチング素子の故障を検出後の放電時に、前記複数相のうち少なくとも故障した前記スイッチング素子の相以外の相のスイッチング素子を制御して放電を行うことを特徴とするインバータ制御方法。