JP2018196175A - 回転電機装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロードダンプ電圧のピーク値を抑制することのできる回転電機装置の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置２４，２８は、電圧検出部３０により検出された電圧が閾値よりも高い場合に、電力変換回路２２の第１素子群（全てのスイッチＳｐ）を含むスイッチをオフに制御する第１制御部と、第１制御部による制御の終了後に制御を開始し、第１素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、第２素子群（全てのスイッチＳｎ）を実際にオンにする第２制御部と、第２制御部による制御の終了後に制御を開始し、Ｈブリッジ回路２３の第３素子群（スイッチＳｐａ，Ｓｐｂ）を含むスイッチをオフに制御する第３制御部と、第３制御部による制御の終了後に制御を開始し、第３素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、第４素子群（スイッチＳｎａ，Ｓｎｂ）を実際にオンにする第４制御部と、を備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、発電機能を有する回転電機装置を制御する制御装置に関する。

発電機能を有する回転電機装置は、出力端子に接続された配線を介して、各種の電気負荷やバッテリに電力を供給する。回転電機装置による発電時に、配線が出力端子やバッテリ端子から外れると、ロードダンプと呼ばれる過渡的な高電圧が発生する。このようなロードダンプ電圧の発生時には、電気負荷や回転電機装置内の素子を保護するために、ロードダンプ保護制御が行われている。

例えば特許文献１では、２つのＭＯＳトランジスタ及び２つのダイオードで構成されたＨブリッジ回路が界磁巻線に接続され、三相ブリッジ回路が固定子巻線に接続されており、ロードダンプ保護制御として以下の制御を行っている。すなわち、特許文献１に記載の制御装置は、界磁巻線に対する励磁電流の供給を停止させるとともに、三相ブリッジ回路の下アーム（ローサイド側）のＭＯＳトランジスタを全てオンに制御している。このとき、上アーム（ハイサイド側）のＭＯＳトランジスタを全てオフに制御している。

特開２０１５−８０３１９号公報

ところで、三相ブリッジ回路の下アームのＭＯＳトランジスタを全てオンに制御する際には、上アームと下アームとが短絡することを防ぐ必要がある。このため、少なくとも上アームのＭＯＳトランジスタがオフに制御された後に、下アームのＭＯＳトランジスタをオンに制御する必要がある。また、Ｈブリッジ回路が４つのＭＯＳトランジスタにより構成されている場合に、下アームのＭＯＳトランジスタを全てオンに制御する際にも、同様に制御する必要がある。

ここで、特許文献１では、Ｈブリッジ回路のＭＯＳトランジスタと、三相ブリッジ回路のＭＯＳトランジスタとを、どのような順序で制御すべきか考慮していない。このため、特許文献１に記載の制御装置は、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制する上で、未だ改善の余地を残すものとなっている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制することのできる回転電機装置の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するための第１の手段は、
界磁極を磁化させる界磁巻線と、
前記界磁極によって発生する磁界により交流電圧を発生する電機子巻線と、
直列接続された上アームのスイッチング素子及び下アームのスイッチング素子を含む相を複数備え、前記電機子巻線に発生した交流電圧を直流電圧に変換する電力変換回路と、
２つの上アームのスイッチング素子及び２つの下アームのスイッチング素子を有し、前記界磁巻線に励磁電流を供給するＨブリッジ回路と、
前記電力変換回路の出力端子の電圧を検出する電圧検出部と、
を備える回転電機装置に適用される制御装置であって、
前記電圧検出部により検出された電圧が閾値よりも高い場合に、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子のうち、全ての上アームのスイッチング素子又は全ての下アームのスイッチング素子である第１素子群を含むスイッチング素子をオフに制御する第１制御部と、
前記第１制御部による制御の終了後に制御を開始し、前記第１素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子のうち、前記第１素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチング素子である第２素子群を実際にオンにする第２制御部と、
前記第２制御部による制御の終了後に制御を開始し、前記Ｈブリッジ回路の全てのスイッチング素子のうち、全ての上アームのスイッチング素子又は全ての下アームのスイッチング素子である第３素子群を含むスイッチング素子をオフに制御する第３制御部と、
前記第３制御部による制御の終了後に制御を開始し、前記第３素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、前記Ｈブリッジ回路の全てのスイッチング素子のうち、前記第３素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチング素子である第４素子群を実際にオンにする第４制御部と、
を備える。

上記構成によれば、回転電機装置において、Ｈブリッジ回路は、２つの上アームのスイッチング素子及び２つの下アームのスイッチング素子を有し、界磁巻線に励磁電流を供給する。界磁巻線により界磁極が磁化され、電機子巻線には界磁極によって発生する磁界により交流電圧が発生する。電力変換回路は、直列接続された上アームのスイッチング素子及び下アームのスイッチング素子を含む相を複数備え、電機子巻線に発生した交流電圧を直流電圧に変換する。そして、電圧検出部により、電力変換回路の出力端子の電圧が検出される。

ここで、回転電機装置による発電時に、電力変換回路の出力端子から配線が外れたり、配線から電気負荷が外れたりすると、ロードダンプ電圧が発生する。この場合、ロードダンプ電圧の上昇を停止させるためには、界磁巻線に流れる励磁電流を減少させるか、電機子巻線に流れる電流を減少させる必要がある。本願発明者は、ロードダンプ電圧の上昇を迅速に停止させる、すなわちロードダンプ電圧のピーク値を抑制するためには、界磁巻線に流れる励磁電流を減少させることよりも、電機子巻線に流れる電流を減少させることが有効であることを見出した。

そこで、第１制御部は、電圧検出部により検出された電圧が閾値よりも高い場合に、電力変換回路の全てのスイッチング素子のうち、全ての上アームのスイッチング素子又は全ての下アームのスイッチング素子である第１素子群を含むスイッチング素子をオフに制御する。このため、ロードダンプ電圧が発生した場合に、電圧検出部により検出された電圧が閾値よりも高くなり、第１素子群がオフに制御される。この制御には、第１制御部による演算時間や信号送信時間等を含めて、所定の処理時間が必要とされる。さらに、第１素子群が実際にオフになるまでには、第１素子群の応答遅れ時間や動作時間等が必要とされる。そして、第２制御部は、第１制御部による制御の終了後に制御を開始し、第１素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、電力変換回路の全てのスイッチング素子のうち、第１素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチング素子である第２素子群を実際にオンにする。このため、電力変換回路の第２素子群をオンにする際に、第１素子群と第２素子群とが短絡することを防ぐことができる。

一方、第３制御部は、第２制御部による制御の終了後に制御を開始し、Ｈブリッジ回路の全てのスイッチング素子のうち、全ての上アームのスイッチング素子又は全ての下アームのスイッチング素子である第３素子群を含むスイッチング素子をオフに制御する。そして、第４制御部は、第３制御部による制御の終了後に制御を開始し、第３素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、Ｈブリッジ回路の全てのスイッチング素子のうち、第３素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチング素子である第４素子群を実際にオンにする。このため、Ｈブリッジ回路の第４素子群をオンにする際に、第３素子群と第４素子群とが短絡することを防ぐことができる。

すなわち、第３制御部及び第４制御部による制御よりも、第１制御部及び第２制御部による制御が優先して実行される。したがって、ロードダンプ電圧の発生時に、電機子巻線に流れる電流を減少させる制御を最優先して実行することができ、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制することができる。

第２の手段では、前記第１制御部による制御の終了時点から前記第２素子群を実際にオンにする時点までの時間は、前記第３制御部による制御の終了時点から前記第４素子群を実際にオンにする時点までの時間よりも短い。

上記構成によれば、第１制御部による制御の終了時点から第２素子群を実際にオンにする時点までの時間は、第３制御部による制御の終了時点から第４素子群を実際にオンにする時点までの時間よりも短くなっている。このため、第１制御部及び第２制御部による制御を実行して第２素子群が実際にオンになる時点は、第３制御部及び第４制御部による制御を第１制御部及び第２制御部による制御よりも優先して実行した場合に第４素子群が実際にオンになる時点よりも早くなる。したがって、ロードダンプ電圧の発生時に、電機子巻線に流れる電流を減少させる第１制御及び第２制御を最優先して実行することが、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制する上でさらに有効となる。

第３の手段では、前記第１制御部による制御の終了時点から前記第２素子群を実際にオンにする時点までの時間は、前記第１制御部による制御の終了時点から前記第１素子群が実際にオフにされて維持される時間よりも長い。

上記構成によれば、第１制御部による制御の終了時点から第２素子群を実際にオンにする時点までの時間は、第１制御部による制御の終了時点から第１素子群が実際にオフにされて維持される時間よりも長くなっている。このため、第２制御部は、第１制御部による制御の終了時点から、第１素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過することを待つ必要はなく、第１制御部による制御の終了後に第２素子群をオンにする制御を直ちに開始すればよい。したがって、第１制御部による制御の後に、第３制御部及び第４制御部による制御よりも先に第２制御部による制御を実行することが、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制する上でさらに有効となる。

電圧検出部により検出された電圧が閾値よりも高い場合に、第１制御部が、例えば電力変換回路の全ての上アームのスイッチング素子のみをオフに制御すると、回転電機装置の挙動が不安定になるおそれがある。

この点、第４の手段では、前記第１制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が閾値よりも高い場合に、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子をオフに制御するといった構成を採用している。したがって、第１制御部が第１素子群を含むスイッチング素子をオフに制御する際に、回転電機装置の挙動が不安定になることを抑制することができる。

ロードダンプ電圧が発生していない場合であっても、回転電機装置による発電に異常が生じて、電力変換回路から出力される電圧が正常値よりも高くなることがある。この場合、ロードダンプ保護制御（第１〜第４制御部による制御）を実行すると、回転電機装置による発電が過剰に制限されるおそれがある。

この点、第５の手段では、前記閾値は第１閾値であり、前記電圧検出部により検出された電圧が、前記第１閾値よりも低く設定された第２閾値よりも高く且つ前記第１閾値よりも低い場合に、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子をオフに制御する第５制御部を備えるといった構成を採用している。このため、電圧検出部により検出された電圧が、第１閾値よりも低く設定された第２閾値よりも高く且つ第１閾値よりも低い場合には、ロードダンプ保護制御よりも先に、回転電機装置による発電停止制御（第５制御部による制御）を実行することができる。したがって、回転電機装置による発電に異常が生じた場合に、回転電機装置による発電が過剰に制限されることを抑制することができる。なお、電圧検出部により検出された電圧が、第２閾値よりも高くなった後に第１閾値よりも高くなった場合は、ロードダンプ保護制御が実行される。

具体的には、第６の手段のように、前記第１制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が第１時間を超えて前記第１閾値よりも高くなったことを条件として、前記第１素子群を含むスイッチング素子をオフに制御し、前記第５制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が前記第１時間よりも長く設定された第２時間を超えて前記第２閾値よりも高くなったことを条件として、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子をオフに制御するといった構成を採用することができる。こうした構成によれば、ロードダンプ電圧が発生した場合は迅速にロードダンプ保護制御を実行し、発電異常が発生した場合は余裕を持って発電停止制御を実行することができる。

第５制御部による制御が実行される場合は、第１制御部による制御を実行する前に、電力変換回路の全てのスイッチング素子が実際にオフにされて維持される時間が経過していることがある。この場合は、第１制御部による制御を省略して、直ちに第２制御部による制御を実行することができる。

この点、第７の手段では、前記第５制御部により前記電力変換回路の全てのスイッチング素子が実際にオフにされて維持される時間が経過しており、且つ前記電圧検出部により検出された電圧が前記第１閾値よりも高い場合に、前記第１制御部による制御が終了して前記第１素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過したとして、前記第２制御部による制御を実行させるといった構成を採用している。したがって、第１制御部による制御を実行する前に、電力変換回路の全てのスイッチング素子が実際にオフにされて維持される時間が経過している場合は、第１制御部による制御を省略して直ちに第２制御部による制御を実行することができる。その結果、ロードダンプ電圧の発生時に、ロードダンプ電圧のピーク値をさらに抑制することができる。

車両の電気的構成を示す電気回路図。 回転電機ユニットの電気的構成を示す電気回路図。 比較例のロードダンプ保護制御の態様を示すタイムチャート。 ロードダンプ保護制御の手順を示すフローチャート。 ロードダンプ保護制御の態様を示すタイムチャート。 過発電保護制御の手順を示すフローチャート。 過発電保護制御の態様を示すタイムチャート。

以下、発電機能及び力行機能を備える回転電機ユニットにより、エンジンの駆動力をアシスト（補助）して走行する車両に具現化した一実施形態について、図面に基づいて説明する。

図１に示すように、車両１０は、エンジン４２、スタータ１３、鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２、電気負荷１４，１５、回転電機ユニット１６等を備えている。

エンジン４２（内燃機関）は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等であり、燃料の燃焼により駆動力を発生する。スタータ１３（始動装置）は、エンジン４２の始動の際に、エンジン４２の出力軸（クランク軸）に初期回転力を付与する。

車両１０の電源システムは、蓄電部として鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを有する２電源システムである。各蓄電池１１，１２からは、スタータ１３や、各種の電気負荷１４，１５、回転電機ユニット１６への給電が可能となっている。また、各蓄電池１１，１２に対しては、回転電機ユニット１６による充電が可能となっている。本システムでは、回転電機ユニット１６及び電気負荷１４，１５のそれぞれに対して、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が並列に接続されている。

鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であることが望ましい。このリチウムイオン蓄電池１２は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池１１，１２の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。

リチウムイオン蓄電池１２は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットＵとして構成されている。電池ユニットＵは、出力端子Ｐ１，Ｐ２を有しており、このうち出力端子Ｐ１に鉛蓄電池１１とスタータ１３と電気負荷１４とが接続され、出力端子Ｐ２に電気負荷１５と回転電機ユニット１６の＋Ｂ端子とが接続されている。出力端子Ｐ２と＋Ｂ端子との間には、電気経路Ｌ４（配線）が設けられている。

各電気負荷１４，１５は、各蓄電池１１，１２からの供給電力の電圧に対する要求が相違するものである。具体的には、電気負荷１４には、供給電力の電圧が一定又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。これに対し、電気負荷１５は、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷である。

定電圧要求負荷である電気負荷１４の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンＥＣＵ等の各種ＥＣＵが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が確保される。電気負荷１４として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。電気負荷１５の具体例としては、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。

回転電機ユニット１６（回転電機装置に相当）は、回転電機２１と、インバータ２２と、界磁回路２３と、回転電機２１の作動を制御する回転電機ＥＣＵ２４と、界磁回路２３の動作を制御するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）２８とを備えている。回転電機ユニット１６は、モータ機能付き発電機であり、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。回転電機ユニット１６の詳細については後述する。

電池ユニットＵには、ユニット内電気経路として、各出力端子Ｐ１，Ｐ２を繋ぐ電気経路Ｌ１と、電気経路Ｌ１上の点Ｎ１とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ電気経路Ｌ２と、が設けられている。このうち電気経路Ｌ１にスイッチ３１が設けられ、電気経路Ｌ２にスイッチ３２が設けられている。

また、電池ユニットＵには、スイッチ３１を迂回するバイパス経路Ｌ３が設けられている。バイパス経路Ｌ３は、出力端子Ｐ３と電気経路Ｌ１上の点Ｎ１とを接続するようにして設けられている。出力端子Ｐ３は、ヒューズ３５を介して鉛蓄電池１１に接続されている。このバイパス経路Ｌ３によって、スイッチ３１を介さずに、鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット１６との接続が可能となっている。バイパス経路Ｌ３には、例えば常閉式の機械式リレーからなるバイパススイッチ３６が設けられている。バイパススイッチ３６をオフ（閉鎖）することで、スイッチ３１がオフ（開放）されていても鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット１６とが電気的に接続される。

電池ユニットＵは、各スイッチ３１，３２のオンオフ（開閉）を制御する電池ＥＣＵ３７を備えている。電池ＥＣＵ３７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。電池ＥＣＵ３７は、車両１０の走行状態や各蓄電池１１，１２の蓄電状態に基づいて、各スイッチ３１，３２のオンオフを制御する。これにより、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを選択的に用いて充放電が実施される。例えば、電池ＥＣＵ３７は、リチウムイオン蓄電池１２の充電率ＳＯＣ（State Of Charge）を算出し、充電率ＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるようにリチウムイオン蓄電池１２への充電量及び放電量を制御する。

回転電機ユニット１６の回転電機ＥＣＵ２４や、電池ユニットＵの電池ＥＣＵ３７には、各ＥＣＵ２４，３７を統括的に管理する上位制御装置としてのエンジンＥＣＵ４０が接続されている。エンジンＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されており、都度のエンジン運転状態や車両走行状態に基づいてエンジン４２の運転を制御する。各ＥＣＵ２４，３７，４０は、ＣＡＮ等の通信ネットワークを構築する通信線４１により接続されて相互に通信可能となっており、所定周期で双方向の通信が実施される。これにより、各ＥＣＵ２４，３７，４０に記憶される各種データを互いに共有している。

次に、回転電機ユニット１６の電気的構成について図２を用いて説明する。回転電機２１は３相交流モータであり、３相電機子巻線（固定子巻線）としてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗと、界磁極を磁化させる回転子巻線として界磁巻線２６とを備えている。回転電機ユニット１６は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えるものとなっている。具体的には、回転電機２１の回転軸は、ベルトを介して図示しないエンジン出力軸と駆動力を伝達可能に連結されている。このベルトを介して、エンジン出力軸の回転に伴い回転電機２１の回転軸が回転することによって発電し、回転電機２１の回転軸の回転に伴いエンジン出力軸が回転することによって力行する。

インバータ２２（電力変換回路に相当）は、各相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗから出力される交流電圧を直流電圧に変換して電池ユニットＵに対して出力する。また、インバータ２２は、電池ユニットＵから入力される直流電圧を交流電圧に変換して各相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗへ出力する。インバータ２２は、相巻線の相数と同数の上下アームを有するブリッジ回路であり、３相全波整流回路を構成している。インバータ２２は、界磁回路２３から界磁巻線２６に界磁電流（励磁電流）が供給された状態で、回転電機２１の電機子巻線に供給される電力を調節することで、回転電機２１を駆動する駆動回路を構成している。

インバータ２２は、相ごとに上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎを備えている。本実施形態では、各スイッチＳｐ，Ｓｎ（パワートランジスタ）として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（双方向スイッチ）を用いている。上アームスイッチＳｐには、上アームダイオードＤｐが逆並列に接続され、下アームスイッチＳｎには、下アームダイオードＤｎが逆並列に接続されている。本実施形態では、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとして、各スイッチＳｐ，Ｓｎのボディダイオードを用いている。なお、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとしては、ボディダイオードに限らず、例えば各スイッチＳｐ，Ｓｎとは別部品のダイオードであってもよい。各相におけるスイッチＳｐ，Ｓｎの直列接続体の中間接続点は、各相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗの一端にそれぞれ接続されている。

界磁回路２３（Ｈブリッジ回路に相当）は双方向スイッチ回路であり、界磁巻線２６に直流電圧を印加可能とされている。本実施形態において界磁回路２３（トランジスタチョッパ式の励磁回路）は、４個のスイッチＳｐａ，Ｓｎａ，Ｓｐｂ，Ｓｎｂを組み合わせたＨブリッジ整流回路を構成している。各スイッチＳｐａ，Ｓｎａ，Ｓｐｂ，Ｓｎｂ（パワートランジスタ）の基本構成はインバータ２２の各スイッチと同じであるため、ここでは説明を省略する。本実施形態では、各スイッチＳｐａ，Ｓｎａ，Ｓｐｂ，Ｓｎｂのスイッチング制御によって界磁巻線２６に印加する直流電圧を調整することにより、界磁巻線２６に流れる励磁電流の向き及び電流量を制御する。

インバータ２２を構成する各スイッチＳｐ，Ｓｎは、ドライバ２７Ａを介してそれぞれ独立にオン／オフ駆動が切り替えられる。界磁回路２３を構成する各スイッチＳｐａ，Ｓｎａ，Ｓｐｂ，Ｓｎｂは、ドライバ２７Ｂを介してそれぞれ独立にオン／オフ駆動が切り替えられる。回転電機ユニット１６には、各相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出する電流検出部２９Ａ、及び界磁電流ｉｆを検出する電流検出部２９Ｂがそれぞれ設けられている。電流検出部２９Ａ，２９Ｂは、例えばカレントトランスや抵抗器を備えるものが用いられる。また、回転電機ユニット１６には、＋Ｂ端子（出力端子に相当）の電圧を検出する電圧センサ３０（電圧検出部に相当）が設けられている。

回転電機ＥＣＵ２４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。また、回転電機ＥＣＵ２４は、車両１０の走行開始後にインバータ２２を制御して回転電機２１を駆動させて、エンジン４２の駆動力をアシストする。回転電機２１は、エンジン始動時に出力軸に初期回転を付与することが可能であり、エンジン始動装置としての機能も有している。ＡＳＩＣ２８は、カスタムＩＣにより構成され、回転電機ＥＣＵ２４と相互に通信を行う。ＡＳＩＣ２８は、回転電機ＥＣＵ２４からの指令に基づいて、界磁巻線２６に流す励磁電流を調整し、回転電機ユニット１６の発電電圧（電池ユニットＵに対する出力電圧）を制御する。本実施形態では、ＡＳＩＣ２８は、電圧センサ３０により検出された電圧に基づいて、ロードダンプ電圧の発生や回転電機ユニット１６による過剰な発電（過発電）の発生を検知する。なお、回転電機ＥＣＵ２４及びＡＳＩＣ２８により、回転電機装置の制御装置が構成されている。

ところで、回転電機ユニット１６による発電時（通常発電時、回生発電時）に、＋Ｂ端子から電気経路Ｌ４が外れたり、電気経路Ｌ１，Ｌ４から電気負荷１４，１５や鉛蓄電池１１等が外れたりすると、ロードダンプ電圧が発生する。この場合、ロードダンプ電圧の上昇を停止させるためには、界磁巻線２６に流れる励磁電流を減少させるか、電機子巻線（相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ）に流れる電流を減少させる必要がある。具体的には、＋Ｂ端子の電圧の上昇を速やかに停止させて低下させるべく、以下のロードダンプ保護制御を行う。すなわち、界磁回路２３の下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂをオン（閉鎖）に制御し且つ上アームのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂをオフ（開放）に制御する。また、インバータ２２の全ての下アームスイッチＳｎをオンに制御し且つ全ての上アームスイッチＳｐをオフに制御する。

ここで、インバータ２２の全ての下アームスイッチＳｎをオンに制御する際には、上アームと下アームとが短絡することを防ぐ必要がある。このため、全ての下アームスイッチＳｎをオンに制御する前に、上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎがオフにされる所定のデッドタイムが確保される。同様に、界磁回路２３の全ての下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂをオンに制御する際には、上アームと下アームとが短絡することを防ぐ必要がある。このため、全ての下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂをオンに制御する前に、上アームのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ、及び下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂがオフにされる所定のデッドタイムが確保される。

図３は、比較例のロードダンプ保護制御の態様を示すタイムチャートである。

同図に示すように、時刻ｔ１０以前では、例えば回転電機ユニット１６により回生発電が行われている。そして、インバータ２２の各スイッチＳｐ（上アームＭＯＳ），Ｓｎ（下アームＭＯＳ）、及び界磁回路２３の各スイッチＳｐａ，Ｓｐｂ（上アームＭＯＳ）、Ｓｎａ，Ｓｎｂ（下アームＭＯＳ）が、オン及びオフに制御されている。なお、インバータ２２の上アームＭＯＳ（各スイッチＳｐ）、及び界磁回路２３の上アームＭＯＳ（各スイッチＳｐａ，Ｓｐｂ）の動作の表示は省略している。

時刻ｔ１０において、例えば＋Ｂ端子から電気経路Ｌ４が外れることで、ロードダンプ電圧が発生すると、＋Ｂ端子の電圧が急激に上昇し始める。

時刻ｔ１１において、＋Ｂ端子の電圧がＬＤ閾値を超える。そして、時刻ｔ１１から遅れ時間ＴＡ１１が経過すると、時刻ｔ１２においてＡＳＩＣ２８により、ロードダンプ電圧が発生したことが検出される。そして、ＡＳＩＣ２８により、ＬＤフラグが０から１にされ、回転電機ＥＣＵ２４に通知される。

時刻ｔ１２から割込禁止時間ＴＡ１２が経過すると、時刻ｔ１３において、回転電機ＥＣＵ２４により、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎをオフにする制御が開始される。割込禁止時間ＴＡ１２は、回転電機ＥＣＵ２４がＡＳＩＣ２８からＬＤフラグ＝１を受信してから、ＬＤ保護制御を割込で開始するまでの処理に必要な時間である。

時刻ｔ１３からオフ処理時間ＴＡ１３が経過すると、時刻ｔ１４において、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎがオフにされる。オフ処理時間ＴＡ１３は、回転電機ＥＣＵ２４が全てのスイッチＳｐ，Ｓｎをオフにする制御に必要な処理時間である。

時刻ｔ１４において、回転電機ＥＣＵ２４により、界磁回路２３の全てのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂをオフにする制御が開始される。時刻ｔ１４からオフ処理時間ＴＡ１４が経過すると、時刻ｔ１５において、全てのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂがオフにされる。オフ処理時間ＴＡ１４は、回転電機ＥＣＵ２４が全てのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂをオフにする制御に必要な処理時間である。

時刻ｔ１５において、回転電機ＥＣＵ２４により、インバータ２２の全ての下アームスイッチＳｎをオンにする制御が開始される。時刻ｔ１５からオン処理時間ＴＡ１５及び遅延時間ＴＡ１６が経過すると、時刻ｔ１７において、全ての下アームスイッチＳｎがオンにされる。これにより、電機子巻線（相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ）から＋Ｂ端子へ電流が流れなくなり、＋Ｂ端子の電圧が低下し始める。オン処理時間ＴＡ１５は、回転電機ＥＣＵ２４が全ての下アームスイッチＳｎをオンにする制御に必要な処理時間である。遅延時間ＴＡ１６は、下アームスイッチＳｎをオンにする制御が終了してから、下アームスイッチＳｎが実際にオンになるまでの遅延時間である。そして、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎがオフにされてから、全ての下アームスイッチＳｎがオンにされるまでの時間ＴＡ１７（＝ＴＡ１４＋ＴＡ１５＋ＴＡ１６）が、上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎがオフにされたデッドタイムに相当する。時間ＴＡ１７は、全ての下アームスイッチＳｎをオンに制御する前に必要な所定のデッドタイム（全ての上アームスイッチＳｐが実際にオフにされて維持される時間）よりも長くなっている。このため、所定のデッドタイムを確保するための特別な処理は行われていない。

時刻ｔ１６において、回転電機ＥＣＵ２４により、調整時間ＴＡ１８が経過するまで待つ処理が開始される。調整時間ＴＡ１８は、界磁回路２３の上アームのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ及び下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂがオフにされる所定のデッドタイムを確保するために必要な時間である。

時刻ｔ１６から調整時間ＴＡ１８が経過すると、時刻ｔ１８において、界磁回路２３の全ての下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂをオンにする制御が開始される。時刻ｔ１８からオン処理時間ＴＡ１９が経過すると、時刻ｔ１９において、全ての下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂがオンにされる。これにより、界磁巻線２６から＋Ｂ端子へ電流が流れなくなり、＋Ｂ端子の電圧がさらに低下し始める。オン処理時間ＴＡ１９は、回転電機ＥＣＵ２４が全ての下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂをオンにする制御に必要な処理時間である。そして、界磁回路２３の全てのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂがオフにされてから、全ての下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂがオンにされるまでの時間ＴＡ２０（＝ＴＡ１５＋ＴＡ１８＋ＴＡ１９）が、上アームのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ及び下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂがオフにされたデッドタイムに相当する。

時刻ｔ２０において、＋Ｂ端子の電圧が解除閾値よりも低くなると、ＡＳＩＣ２８により、ロードダンプ電圧が十分に低下したことが検出される。そして、ＡＳＩＣ２８により、ＬＤフラグが１から０にされ、回転電機ＥＣＵ２４に通知される。時刻ｔ２０以降は、回転電機ＥＣＵ２４により、インバータ２２の全ての上アームスイッチＳｐがオフにされ、全ての下アームスイッチＳｎがオンにされた状態が維持される。また、回転電機ＥＣＵ２４により、界磁回路２３の全ての上アームのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂがオフにされ、全ての下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂがオンにされた状態が維持される。

本願発明者は、ロードダンプ電圧の上昇を迅速に停止させる、すなわちロードダンプ電圧のピーク値を抑制するためには、界磁巻線２６に流れる励磁電流を減少させることよりも、電機子巻線（相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ）に流れる電流を減少させることが有効であることを見出した。その理由は、界磁巻線２６に流れる励磁電流よりも、電機子巻線に流れる電流がはるかに大きいことによる。そこで、本か実施形態では、回転電機ＥＣＵ２４は、界磁巻線２６に流れる励磁電流を減少（還流）させる制御よりも、電機子巻線に流れる電流を減少（還流）させる制御を優先して実行する。

（ロードダンプ保護制御）
図４は、本実施形態のロードダンプ保護制御の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、ＡＳＩＣ２８及び回転電機ＥＣＵ２４により実行される。

まず、ＡＳＩＣ２８は、電圧センサ３０により検出された電圧に基づいて、＋Ｂ端子の電圧がＬＤ閾値（閾値、第１閾値に相当）よりも高いか否か判定する（Ｓ１１）。この判定において、＋Ｂ端子の電圧がＬＤ閾値よりも高くないと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、Ｓ１１の処理を再度実行する。

一方、Ｓ１１の判定において、＋Ｂ端子の電圧がＬＤ閾値よりも高いと判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＡＳＩＣ２８は、＋Ｂ端子の電圧がＬＤ閾値よりも高いと判定してからの経過時間が判定時間（第１時間に相当）よりも長いか否か判定する（Ｓ１２）。この判定において、＋Ｂ端子の電圧がＬＤ閾値よりも高いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長くないと判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、Ｓ１１の処理から再度実行する。

一方、Ｓ１２の判定において、＋Ｂ端子の電圧がＬＤ閾値よりも高いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長いと判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＡＳＩＣ２８は、回転電機ＥＣＵ２４へロードダンプ電圧の発生を通知する。具体的には、ＬＤフラグを０から１にして、ＬＤフラグ＝１を回転電機ＥＣＵ２４へ通知する。

続いて、回転電機ＥＣＵ２４は、ロードダンプ電圧の発生の通知を受信しかた否か判定する（Ｓ１４）。具体的には、ＬＤフラグ＝１であることを受信したか否か判定する。この判定において、ロードダンプ電圧の発生の通知を受信していないと判定した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、Ｓ１４の処理を再度実行する。

一方、Ｓ１４の判定において、ロードダンプ電圧の発生の通知を受信したと判定した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、回転電機ＥＣＵ２４は、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎをオフに制御する（Ｓ１５）。すなわち、電圧センサ３０により検出された電圧が判定時間を超えてＬＤ閾値よりも高くなったことを条件として、全てのスイッチＳｐ，Ｓｎをオフに制御する。なお、インバータ２２の全ての上アームスイッチＳｐが第１素子群に相当する。

続いて、回転電機ＥＣＵ２４は、インバータ２２の全ての下アームスイッチＳｎをオンに制御する（Ｓ１６）。ここで、Ｓ１５の処理の終了時点から全ての下アームスイッチＳｎが実際にオンになる時点までの時間は、Ｓ１５の処理の終了時点から全てのスイッチＳｐ，Ｓｎが実際にオフされて維持される時間（所定のデッドタイム）よりも長い。なお、インバータ２２の全ての下アームスイッチＳｎが第２素子群に相当する。

続いて、回転電機ＥＣＵ２４は、界磁回路２３の全てのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂをオフに制御する（Ｓ１７）。なお、界磁回路２３の全ての上アームのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂが第３素子群に相当する。そして、回転電機ＥＣＵ２４は、界磁回路２３の上アームのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ及び下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂがオフにされて維持される所定のデッドタイムを確保する調整処理を実行する（Ｓ１８）。具体的には、所定のデッドタイムを確保するための調整時間が経過するまで、Ｓ１９の処理を開始せずに待つ。

所定のデッドタイムを確保する調整処理（Ｓ１８）を実行した後、回転電機ＥＣＵ２４は、界磁回路２３の全ての下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂをオンに制御する（Ｓ１９）。なお、界磁回路２３の全ての下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂが第４素子群に相当する。

続いて、ＡＳＩＣ２８は、電圧センサ３０により検出された電圧に基づいて、＋Ｂ端子の電圧が解除閾値よりも低いか否か判定する（Ｓ２０）。この判定において、＋Ｂ端子の電圧が解除閾値よりも低くないと判定した場合（Ｓ２０：ＮＯ）、Ｓ２０の処理を再度実行する。

一方、Ｓ２０の判定において、＋Ｂ端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ＡＳＩＣ２８は、＋Ｂ端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長いか否か判定する（Ｓ２１）。この判定において、＋Ｂ端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長くないと判定した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、Ｓ２０の処理から再度実行する。

一方、Ｓ２１の判定において、＋Ｂ端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長いと判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ＡＳＩＣ２８は、回転電機ＥＣＵ２４へロードダンプ電圧が十分に低下したことを通知する。具体的には、ＬＤフラグを１から０にして、ＬＤフラグ＝０を回転電機ＥＣＵ２４へ通知する。

続いて、回転電機ＥＣＵ２４は、全ての下アームスイッチＳｎが実際にオンになってから所定時間経過したか否か判定する（Ｓ２２）。所定時間は、界磁巻線２６に流れる励磁電流の大きさに基づいて設定する。具体的には、所定時間＝励磁電流×α＋βの式により、所定時間を設定する。α，βは、予め実験等に基づいて設定された係数である。この判定において、全ての下アームスイッチＳｎが実際にオンになってから所定時間経過していないと判定した場合（Ｓ２２：ＮＯ）、Ｓ２２の処理を再度実行する。

一方、Ｓ２２の判定において、全ての下アームスイッチＳｎが実際にオンになってから所定時間経過したと判定した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、回転電機ＥＣＵ２４は、インバータ２２及び界磁回路２３の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎ，Ｓｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂをオフに制御する（Ｓ２３）。その後、回転電機ＥＣＵ２４は、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

なお、Ｓ１１〜Ｓ１５の処理が第１制御部としての処理に相当し、Ｓ１６の処理が第２制御部としての処理に相当し、Ｓ１７の処理が第３制御部としての処理に相当し、Ｓ１８及びＳ１９の処理が第４制御部としての処理に相当する。また、Ｓ１１〜Ｓ１３の処理、Ｓ２０及びＳ２１の処理を、回転電機ＥＣＵ２４により実行してもよい。

図５は、本実施形態のロードダンプ保護制御の態様を示すタイムチャートである。なお、図３と同一の部分には、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

同図に示すように、時刻ｔ１４までの制御態様は図３の比較例と同一である。

時刻ｔ１４において、回転電機ＥＣＵ２４により、インバータ２２の全ての下アームスイッチＳｎをオンにする制御が開始される。時刻ｔ１４からオン処理時間ＴＡ１５及び遅延時間ＴＡ１６が経過すると、時刻ｔ３２において、全ての下アームスイッチＳｎがオンにされる。これにより、電機子巻線（相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ）から＋Ｂ端子へ電流が流れなくなり、＋Ｂ端子の電圧が低下し始める。そして、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎがオフにされてから、全ての下アームスイッチＳｎがオンにされるまでの時間ＴＡ１７Ｒ（＝ＴＡ１５＋ＴＡ１６）が、上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎがオフにされたデッドタイムに相当する。時間ＴＡ１７Ｒは、全ての下アームスイッチＳｎをオンに制御する前に必要な所定のデッドタイム（全ての上アームスイッチＳｐが実際にオフにされて維持される時間）よりも長くなっている。このため、所定のデッドタイムを確保するための特別な処理（デッドタイム調整処理）は行われていない。

時刻ｔ１４からオン処理時間ＴＡ１５が経過すると、時刻ｔ３０において、界磁回路２３の全てのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂをオフにする制御が開始される。時刻ｔ３０からオフ処理時間ＴＡ１４が経過すると、時刻ｔ３１において、全てのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂがオフにされる。

時刻ｔ３１において、回転電機ＥＣＵ２４により、調整時間ＴＡ１８Ｒが経過するまで待つ処理が開始される。調整時間ＴＡ１８Ｒは、界磁回路２３の上アームのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ及び下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂがオフにされる所定のデッドタイムを確保するために必要な時間である。

時刻ｔ３１から調整時間ＴＡ１８Ｒが経過すると、時刻ｔ３３において、界磁回路２３の全ての下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂをオンにする制御が開始される。時刻ｔ３３からオン処理時間ＴＡ１９が経過すると、時刻ｔ３４において、全ての下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂがオンにされる。これにより、界磁巻線２６から＋Ｂ端子へ電流が流れなくなり、＋Ｂ端子の電圧がさらに低下し始める。そして、界磁回路２３の全てのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂがオフにされてから、全ての下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂがオンにされるまでの時間ＴＡ２０Ｒ（＝ＴＡ１８Ｒ＋ＴＡ１９）が、上アームのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ及び下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂがオフにされたデッドタイムに相当する。インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎがオフにされてから、全ての下アームスイッチＳｎがオンにされるまでの時間ＴＡ１７Ｒは、界磁回路２３の全てのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂがオフにされてから、全ての下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂがオンにされるまでの時間ＴＡ２０Ｒよりも短くなっている。

時刻ｔ３５において、＋Ｂ端子の電圧が解除閾値よりも低くなると、ＡＳＩＣ２８により、ロードダンプ電圧が十分に低下したことが検出される。そして、ＡＳＩＣ２８により、ＬＤフラグが１から０にされ、回転電機ＥＣＵ２４に通知される。時刻ｔ３５以降は、回転電機ＥＣＵ２４により、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎがオフにされた状態が維持される。また、回転電機ＥＣＵ２４により、界磁回路２３の全てのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂがオフにされた状態が維持される。

また、ロードダンプ電圧が発生していない場合であっても、回転電機ユニット１６による発電に異常が生じて、インバータ２２から出力される電圧が正常値よりも高くなることがある。この場合、上述したロードダンプ保護制御を実行すると、回転電機ユニット１６による発電が過剰に制限されるおそれがある。そこで、本実施形態では、回転電機ＥＣＵ２４は、電圧センサ３０により検出された電圧が、ＬＤ閾値よりも低く設定された過発電閾値よりも高く且つＬＤ閾値よりも低い場合に、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎをオフに制御する過発電保護制御を実行する。

（過発電保護制御）
図６は、本実施形態の過発電保護制御（発電停止制御に相当）の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、回転電機ＥＣＵ２４により実行される。

まず、電圧センサ３０により検出された電圧に基づいて、＋Ｂ端子の電圧が過発電閾値（第２閾値に相当）よりも高いか否か判定する（Ｓ３１）。過発電閾値は、ＬＤ閾値よりも低く設定されている。この判定において、＋Ｂ端子の電圧が過発電閾値よりも高くないと判定した場合（Ｓ３１：ＮＯ）、Ｓ３１の処理を再度実行する。

一方、Ｓ３１の判定において、＋Ｂ端子の電圧が過発電閾値よりも高いと判定した場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、＋Ｂ端子の電圧が過発電閾値よりも高いと判定してからの経過時間が判定時間（第２時間に相当）よりも長いか否か判定する（Ｓ３２）。Ｓ３２の判定時間は、図４のＳ１２の判定時間よりも長く設定されている。この判定において、＋Ｂ端子の電圧が過発電閾値よりも高いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長くないと判定した場合（Ｓ３２：ＮＯ）、Ｓ３１の処理から再度実行する。

一方、Ｓ３２の判定において、＋Ｂ端子の電圧が過発電閾値よりも高いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長いと判定した場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎをオフに制御する（Ｓ３３）。すなわち、電圧センサ３０により検出された電圧が判定時間を超えて過発電閾値よりも高くなったことを条件として、全てのスイッチＳｐ，Ｓｎをオフに制御する。

続いて、界磁回路２３の全てのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂをオフに制御する（Ｓ３４）。

続いて、電圧センサ３０により検出された電圧に基づいて、＋Ｂ端子の電圧が解除閾値よりも低いか否か判定する（Ｓ３５）。この判定において、＋Ｂ端子の電圧が解除閾値よりも低くないと判定した場合（Ｓ３５：ＮＯ）、Ｓ３５の処理を再度実行する。

一方、Ｓ３５の判定において、＋Ｂ端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定した場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、＋Ｂ端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長いか否か判定する（Ｓ３６）。この判定において、＋Ｂ端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長くないと判定した場合（Ｓ３６：ＮＯ）、Ｓ３５の処理から再度実行する。

一方、Ｓ３６の判定において、＋Ｂ端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長いと判定した場合（Ｓ３６：ＹＥＳ）、過発電に対する保護状態を解除する（Ｓ３７）。具体的には、過発電保護制御を終了し、通常制御を実行する。その後、回転電機ＥＣＵ２４は、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

ここで、＋Ｂ端子の電圧がＬＤ閾値よりも高い場合は、図４のＬＤ保護制御が優先的に実行される。すなわち、上記過発電保護制御は、電圧センサ３０により検出された電圧が、過発電閾値よりも高く且つＬＤ閾値よりも低い場合に実行される。なお、Ｓ３１〜Ｓ３３の処理が第５制御部としての処理に相当する。また、Ｓ３１及びＳ３２の処理、Ｓ３５及びＳ３６の処理を、ＡＳＩＣ２８により実行することもできる。その場合は、図４の処理に準じて、回転電機ＥＣＵ２４に過発電の発生を通知する処理等を追加すればよい。

図７は、過発電保護制御の態様を示すタイムチャートである。

回転電機ユニット１６に過発電異常が生じて、時刻ｔ４０において、＋Ｂ端子の電圧が過発電閾値を超える。そして、時刻ｔ４０から判定時間が経過すると、時刻ｔ４１において、回転電機ＥＣＵ２４により、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎがオフに制御される。さらに、回転電機ＥＣＵ２４により、界磁回路２３の全てのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂがオフに制御される。

ここで、過発電保護制御では、インバータ２２の電機子巻線（相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ）に流れる電流は、ＬＤ保護制御と異なり還流されていないため、＋Ｂ端子へ流れる電流はすぐには減少しない。同様に、過発電保護制御では、界磁巻線２６に流れる励磁電流は、ＬＤ保護制御と異なり還流されていないため、＋Ｂ端子へ流れる電流はすぐには減少しない。したがって、＋Ｂ端子の電圧は、時刻ｔ４１から上昇を続け、時刻ｔ４２においてピーク値となる。

時刻ｔ４２において、電機子巻線（相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ）から＋Ｂ端子へ電流が流れなくなり、＋Ｂ端子の電圧が低下し始める。なお、界磁巻線２６からも＋Ｂ端子へ電流が流れなくなる。

時刻ｔ４３において、＋Ｂ端子の電圧が解除閾値よりも低くなる。そして、時刻ｔ４３から判定時間が経過すると、時刻ｔ４４において、回転電機ＥＣＵ２４により、インバータ２２及び界磁回路２３の通常制御が開始される。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・第１制御部は、電圧センサ３０により検出された電圧がＬＤ閾値よりも高い場合に、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎのうち、全ての上アームスイッチＳｐである第１素子群を含む全てのスイッチＳｐ，Ｓｎをオフに制御する。このため、ロードダンプ電圧が発生した場合に、電圧センサ３０により検出された電圧がＬＤ閾値よりも高くなり、第１素子群がオフに制御される。そして、第２制御部は、第１制御部による制御の終了後に制御を開始し、第１素子群（全ての上アームスイッチＳｐ）が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎのうち、第１素子群に対応する上アームと反対側の下アームの全てのスイッチＳｎである第２素子群を実際にオンにする。このため、インバータ２２の第２素子群（全ての下アームスイッチＳｎ）をオンにする際に、第１素子群と第２素子群とが短絡することを防ぐことができる。

・第３制御部は、第２制御部による制御の終了後に制御を開始し、界磁回路２３の全てのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂのうち、全ての上アームのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂである第３素子群を含む全てのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂをオフに制御する。そして、第４制御部は、第３制御部による制御の終了後に制御を開始し、第３素子群（全ての上アームのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ）が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、界磁回路２３の全てのスイッチＳｐａ，Ｓｐｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂのうち、第３素子群に対応する上アームと反対側の下アームの全てのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂである第４素子群を実際にオンにする。このため、界磁回路２３の第４素子群（全ての下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂ）をオンにする際に、第３素子群と第４素子群とが短絡することを防ぐことができる。

・第３制御部及び第４制御部による制御よりも、第１制御部及び第２制御部による制御が優先して実行される。したがって、ロードダンプ電圧の発生時に、電機子巻線（相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ）に流れる電流を減少させる制御を最優先して実行することができ、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制することができる。

・第１制御部による制御の終了時点（時刻ｔ１４）から第２素子群を実際にオンにする時点（時刻ｔ３２）までの時間ＴＡ１７Ｒ（＝ＴＡ１５＋ＴＡ１６）は、第３制御部による制御の終了時点（時刻ｔ３１）から第４素子群を実際にオンにする時点（時刻ｔ３４）までの時間ＴＡ２０Ｒ（＝ＴＡ１８Ｒ＋ＴＡ１９）よりも短くなっている。このため、第１制御部及び第２制御部による制御を実行して第２素子群が実際にオンになる時点（時刻ｔ３２）は、第３制御部及び第４制御部による制御を第１制御部及び第２制御部による制御よりも優先して実行した場合に第４素子群が実際にオンになる時点よりも早くなる。したがって、ロードダンプ電圧の発生時に、電機子巻線に流れる電流を減少させる第１制御及び第２制御を最優先して実行することが、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制する上でさらに有効となる。

・第１制御部による制御の終了時点（時刻ｔ１４）から第２素子群を実際にオンにする時点（時刻ｔ３２）までの時間ＴＡ１７Ｒは、第１制御部による制御の終了時点から第１素子群が実際にオフにされて維持される時間（必要なデッドタイム）よりも長くなっている。このため、第２制御部は、第１制御部による制御の終了時点から、第１素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過することを待つ必要はなく、第１制御部による制御の終了後に第２素子群をオンにする制御を直ちに開始すればよい。したがって、第１制御部による制御の後に、第３制御部及び第４制御部による制御よりも先に第２制御部による制御を実行することが、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制する上でさらに有効となる。

・電圧センサ３０により検出された電圧がＬＤ閾値よりも高い場合に、第１制御部が、インバータ２２の全ての上アームスイッチＳｐのみをオフに制御すると、回転電機ユニット１６の挙動が不安定になるおそれがある。この点、第１制御部は、電圧センサ３０により検出された電圧がＬＤ閾値よりも高い場合に、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎをオフに制御している。したがって、第１制御部が第１素子群を含むスイッチをオフに制御する際に、回転電機ユニット１６の挙動が不安定になることを抑制することができる。

・電圧センサ３０により検出された電圧が、ＬＤ閾値よりも低く設定された過発電閾値よりも高く且つＬＤ閾値よりも低い場合に、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎをオフに制御する第５制御部を備えている。このため、電圧センサ３０により検出された電圧が、ＬＤ閾値よりも低く設定された過発電閾値よりも高く且つＬＤ閾値よりも低い場合には、ロードダンプ保護制御よりも先に、回転電機ユニット１６による発電停止制御（第５制御部による制御）を実行することができる。したがって、回転電機ユニット１６による発電に異常が生じた場合に、回転電機ユニット１６による発電が過剰に制限されることを抑制することができる。

・電圧センサ３０により検出された電圧が、過発電閾値よりも高くなった後にＬＤ閾値よりも高くなった場合は、ロードダンプ保護制御が実行される。このため、ロードダンプ保護制御を、過発電保護制御よりも優先して実行することができる。

・第１制御部は、電圧センサ３０により検出された電圧が第１時間（判定時間）を超えてＬＤ閾値よりも高くなったことを条件として、第１素子群を含むスイッチＳｐ，Ｓｎをオフに制御し、第５制御部は、電圧センサ３０により検出された電圧が第１時間よりも長く設定された第２時間（判定時間）を超えて過発電閾値よりも高くなったことを条件として、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎをオフに制御している。こうした構成によれば、ロードダンプ電圧が発生した場合は迅速にロードダンプ保護制御を実行し、発電異常が発生した場合は余裕を持って発電停止制御を実行することができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

・第５制御部による制御が実行される場合は、第１制御部による制御を実行する前に、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎが実際にオフにされて維持される時間（必要なデッドタイム）が経過していることがある。この場合は、第１制御部による制御を省略して、直ちに第２制御部による制御を実行することができる。そこで、第５制御部によりインバータ２２の全てのスイッチが実際にオフにされて維持される時間が経過しており、且つ電圧センサ３０により検出された電圧がＬＤ閾値よりも高い場合に、第１制御部による制御が終了して第１素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過したとして、第２制御部による制御を実行させてもよい。こうした構成によれば、第１制御部による制御を実行する前に、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎが実際にオフにされて維持される時間が経過している場合は、第１制御部による制御を省略して直ちに第２制御部による制御を実行することができる。その結果、ロードダンプ電圧の発生時に、ロードダンプ電圧のピーク値をさらに抑制することができる。

・第５制御部による過発電保護制御を省略して、ロードダンプ保護制御（第１〜第４制御部による制御）のみを実行してもよい。

・上記実施形態では、第２制御部は、第１素子群（全ての上アームスイッチＳｐ）を含む全てのスイッチＳｐ，Ｓｎが実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、第２素子群（全ての下アームスイッチＳｎ）を実際にオンにした。これに対して、第２制御部は、第１素子群としての全ての下アームスイッチＳｎを含む全てのスイッチＳｐ，Ｓｎが実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、第２素子群としての全ての上アームスイッチＳｐを実際にオンにしてもよい。こうした構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、第２制御部は、第１素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチである第２素子群を実際にオンにすればよい。

・上記実施形態では、第１制御部は、電圧センサ３０により検出された電圧がＬＤ閾値よりも高い場合に、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎをオフに制御した。これに対して、第１制御部は、電圧センサ３０により検出された電圧がＬＤ閾値よりも高い場合に、全ての上アームスイッチＳｐ（第１素子群）のみをオフに制御することもできる。また、第１制御部は、電圧センサ３０により検出された電圧がＬＤ閾値よりも高い場合に、全ての下アームスイッチＳｎ（第１素子群）のみをオフに制御することもできる。これらの場合であっても、インバータ２２の第２素子群をオンにする際に、第１素子群と第２素子群とが短絡することを防ぐことができる。

要するに、第１制御部は、電圧センサ３０により検出された電圧がＬＤ閾値よりも高い場合に、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎのうち、全ての上アームのスイッチＳｐ又は全ての下アームのスイッチＳｎである第１素子群を含むスイッチをオフに制御し、第２制御部は、第１制御部による制御の終了後に制御を開始し、第１素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、インバータ２２の全てのスイッチＳｐ，Ｓｎのうち、第１素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチである第２素子群を実際にオンにすればよい。

・上記実施形態では、第１制御部による制御の終了時点（時刻ｔ１４）から第２素子群を実際にオンにする時点（時刻ｔ３２）までの時間ＴＡ１７Ｒは、第１制御部による制御の終了時点から第１素子群が実際にオフにされて維持される時間よりも長くなっていた。これに対して、第１制御部による制御の終了時点からオン処理時間ＴＡ１５及び遅延時間ＴＡ１６が経過する時点までの時間が、第１制御部による制御の終了時点から第１素子群が実際にオフにされて維持される時間よりも短くなっていてもよい。この場合は、第２制御部が、第１制御部による制御の終了時点から、第１素子群が実際にオフにされて維持される時間（必要なデッドタイム）が経過した後に、第２素子群が実際にオンにされるように、第２制御部が第２素子群をオンにする制御を待つ処理（デッドタイム調整処理）を実行すればよい。

・上記実施形態では、所定のデッドタイムを確保するために必要な調整時間ＴＡ１８Ｒが経過してから、界磁回路２３の全ての下アームのスイッチＳｎａ，Ｓｎｂをオンにする制御を開始した。これに対して、第３制御部による制御の終了時点（時刻ｔ３１）からオン処理時間ＴＡ１９が経過する時点までの時間が、第３制御部による制御の終了時点から第３素子群が実際にオフにされて維持される時間よりも長い場合がある。この場合は、第４制御部が、第３制御部による制御の終了時点から、第３素子群が実際にオフにされて維持される時間を待つ必要はなく、第３制御部による制御の終了後に第４素子群をオンにする制御を直ちに開始すればよい。

・上記実施形態では、第１制御部による制御の終了時点（時刻ｔ１４）から第２素子群を実際にオンにする時点（時刻ｔ３２）までの時間ＴＡ１７Ｒ（＝ＴＡ１５＋ＴＡ１６）は、第３制御部による制御の終了時点（時刻ｔ３１）から第４素子群を実際にオンにする時点（時刻ｔ３４）までの時間ＴＡ２０Ｒ（＝ＴＡ１８Ｒ＋ＴＡ１９）よりも短くなっていた。これに対して、上記時間ＴＡ１７Ｒが上記時間ＴＡ２０Ｒよりも長くなっていてもよい。この場合であっても、第３制御部及び第４制御部による制御よりも、第１制御部及び第２制御部による制御を優先して実行することで、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制することができる。

・４相以上の相巻線を有する回転電機２１、及びそれに対応した４つ以上の上下アームを有するブリッジ回路により構成されたインバータ２２を採用することもできる。

１６…回転電機ユニット、２１…回転電機、２２…インバータ、２３…界磁回路、２４…回転電機ＥＣＵ、２５Ｕ…相巻線、２５Ｖ…相巻線、２５Ｗ…相巻線、２６…界磁巻線、２８…ＡＳＩＣ、３０…電圧センサ、Ｓｎ…下アームスイッチ、Ｓｎａ…スイッチ、Ｓｎｂ…スイッチ、Ｓｐ…上アームスイッチ、Ｓｐａ…スイッチ、Ｓｐｂ…スイッチ。

Claims (7)

1. 界磁極を磁化させる界磁巻線（２６）と、
   前記界磁極によって発生する磁界により交流電圧を発生する電機子巻線（２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ）と、
   直列接続された上アームのスイッチング素子（Ｓｐ）及び下アームのスイッチング素子（Ｓｎ）を含む相を複数備え、前記電機子巻線に発生した交流電圧を直流電圧に変換する電力変換回路（２２）と、
   ２つの上アームのスイッチング素子（Ｓｐａ，Ｓｐｂ）及び２つの下アームのスイッチング素子（Ｓｎａ，Ｓｎｂ）を有し、前記界磁巻線に励磁電流を供給するＨブリッジ回路（２３）と、
   前記電力変換回路の出力端子（＋Ｂ）の電圧を検出する電圧検出部（３０）と、
   を備える回転電機装置（１６）に適用される制御装置（２４，２８）であって、
   前記電圧検出部により検出された電圧が閾値よりも高い場合に、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子のうち、全ての上アームのスイッチング素子又は全ての下アームのスイッチング素子である第１素子群を含むスイッチング素子をオフに制御する第１制御部と、
   前記第１制御部による制御の終了後に制御を開始し、前記第１素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子のうち、前記第１素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチング素子である第２素子群を実際にオンにする第２制御部と、
   前記第２制御部による制御の終了後に制御を開始し、前記Ｈブリッジ回路の全てのスイッチング素子のうち、全ての上アームのスイッチング素子又は全ての下アームのスイッチング素子である第３素子群を含むスイッチング素子をオフに制御する第３制御部と、
   前記第３制御部による制御の終了後に制御を開始し、前記第３素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、前記Ｈブリッジ回路の全てのスイッチング素子のうち、前記第３素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチング素子である第４素子群を実際にオンにする第４制御部と、
   を備える回転電機装置の制御装置。
2. 前記第１制御部による制御の終了時点から前記第２素子群を実際にオンにする時点までの時間は、前記第３制御部による制御の終了時点から前記第４素子群を実際にオンにする時点までの時間よりも短い請求項１に記載の回転電機装置の制御装置。
3. 前記第１制御部による制御の終了時点から前記第２素子群を実際にオンにする時点までの時間は、前記第１制御部による制御の終了時点から前記第１素子群が実際にオフにされて維持される時間よりも長い請求項１又は２に記載の回転電機装置の制御装置。
4. 前記第１制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が閾値よりも高い場合に、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子をオフに制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機装置の制御装置。
5. 前記閾値は第１閾値であり、
   前記電圧検出部により検出された電圧が、前記第１閾値よりも低く設定された第２閾値よりも高く且つ前記第１閾値よりも低い場合に、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子をオフに制御する第５制御部を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機装置の制御装置。
6. 前記第１制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が第１時間を超えて前記第１閾値よりも高くなったことを条件として、前記第１素子群を含むスイッチング素子をオフに制御し、
   前記第５制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が前記第１時間よりも長く設定された第２時間を超えて前記第２閾値よりも高くなったことを条件として、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子をオフに制御する請求項５に記載の回転電機装置の制御装置。
7. 前記第５制御部により前記電力変換回路の全てのスイッチング素子が実際にオフにされて維持される時間が経過しており、且つ前記電圧検出部により検出された電圧が前記第１閾値よりも高い場合に、前記第１制御部による制御が終了して前記第１素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過したとして、前記第２制御部による制御を実行させる請求項５又は６に記載の回転電機装置の制御装置。

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