JP2021010257A - 交流機駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】２つのインバータが共通の直流電源に並列接続される交流機駆動システムにおいて、一方のインバータにおいて短絡故障が発生した場合であっても、他方のインバータの駆動を継続することが可能な技術を実現する。【解決手段】交流機駆動システム１００は、第１インバータ２１と、第２インバータ２２と、駆動制御回路４０と、電源回路５０と、制御基板３とを備える。第１インバータ２１と第２インバータ２２とは、共通の直流電源６１に並列接続される。直流電源６１と第１インバータ２１とを接続する電力経路を第１電力経路９１とし、直流電源６１と第２インバータ２２とを接続する電力経路を第２電力経路９２として、第２電力経路９２における、第１電力経路９１と第２電力経路９２との分岐点９０よりも第２インバータ２２側の部分にヒューズ７１が設けられる。ヒューズ７１は、制御基板３上に配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、第１交流機及び第２交流機を駆動制御する交流機駆動システムに関する。

上記のような交流機駆動システムの一例が、特開２０１７−６０２５５号公報（特許文献１）に開示されている。以下、背景技術の説明において括弧内に示す符号は特許文献１のものである。特許文献１に記載の交流機駆動システムは、第１回転電機（Ｍ１）に交流電力を供給する第１インバータ（５Ａ）と、第２回転電機（Ｍ２）に交流電力を供給する第２インバータ（５Ｂ）とを備えている。第１インバータ（５Ａ）及び第２インバータ（５Ｂ）は、２つのスイッチング素子（Ｅ）が直列接続されたアームを複数備えている。そして、第１インバータ（５Ａ）及び第２インバータ（５Ｂ）は、高圧バッテリ（３）に対して互いに並列に接続されている。

特開２０１７−６０２５５号公報

ところで、このように２つの交流機に対応して２つのインバータを備える交流機駆動システムにおいて、一方のインバータに故障が発生した場合であっても、他方のインバータの駆動は継続可能であることが望ましい。この点に関して、特許文献１の交流機駆動システムのように２つのインバータが共通の直流電源に並列接続される構成では、一方のインバータに故障が発生した場合に、その影響が他方のインバータに及びやすくなる。例えば、一方のインバータにおいて短絡故障（アームが短絡する故障）が発生した場合、その影響で他方のインバータの直流側の電圧が低下して、当該他方のインバータの駆動を継続することが困難となり得る。

そこで、２つのインバータが共通の直流電源に並列接続される交流機駆動システムにおいて、一方のインバータにおいて短絡故障が発生した場合であっても、他方のインバータの駆動を継続することが可能な技術の実現が望まれる。

本開示に係る交流機駆動システムは、交流電力の供給を受けて動作する機器である第１交流機及び第２交流機を駆動制御する交流機駆動システムであって、直流と交流との間で電力を変換して前記第１交流機に交流電力を供給する第１インバータと、直流と交流との間で電力を変換して前記第２交流機に交流電力を供給する第２インバータと、前記第１インバータ及び前記第２インバータを駆動制御する駆動制御回路と、前記駆動制御回路に電力を供給する電源回路と、前記第２インバータ、前記駆動制御回路、及び前記電源回路が配置された制御基板と、を備え、前記第１インバータと前記第２インバータとは、共通の直流電源に並列接続され、前記直流電源と前記第１インバータとを接続する電力経路を第１電力経路とし、前記直流電源と前記第２インバータとを接続する電力経路を第２電力経路として、前記第２電力経路における、前記第１電力経路と前記第２電力経路との分岐点よりも前記第２インバータ側の部分に、規定値以上の電流が流れた場合に切断されるヒューズが設けられ、前記ヒューズが、前記制御基板上に配置されている。

この構成では、第２電力経路にヒューズが設けられるため、第２インバータにおいて短絡故障が発生した場合には、第２電力経路を流れる短絡電流によってヒューズを切断させることで第２電力経路を遮断して、第２インバータを直流電源から切り離すことができる。そして、上記の構成では、ヒューズが、第２電力経路における、第１電力経路と第２電力経路との分岐点よりも第２インバータ側の部分に配置されているため、ヒューズが切断された後も、第１電力経路による直流電源と第１インバータとの接続を維持して、第１インバータの直流側の電圧が低下することを抑制できる。この結果、第２インバータにおいて短絡故障が発生した場合であっても、第１インバータの駆動を継続することが可能となっている。

更に、上記の構成では、第２インバータが配置される制御基板上にヒューズが配置されるため、ヒューズが制御基板上に配置されない場合に比べて、ヒューズの配設位置を経由するように第２電力経路を配置（配策）しやすくなっている。また、ヒューズが制御基板上に配置されるため、第２インバータ、駆動制御回路、及び電源回路と共にヒューズを制御基板上にまとめて配置することができる。従って、これらの組み付け作業や交換作業を行う際の工数の低減を図ることもできる。

交流機駆動システムの更なる特徴と利点は、図面を参照して説明する実施形態についての以下の記載から明確となる。

交流機駆動システムの構成例を示すブロック図 第１インバータ及び第２インバータの構成例を示す回路図 交流機駆動システムが適用される車両の構成例を示すブロック図 強制切断制御の実行判断手順の一例を示すフローチャート

交流機駆動システムの実施形態について、図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、交流機駆動システム１００は、第１交流機１及び第２交流機２を駆動制御するシステムである。第１交流機１及び第２交流機２は、交流電力の供給を受けて動作する機器である。図３に一例を示すように、本実施形態では、第１交流機１は、車両４の車輪５を駆動するための回転電機であり、第２交流機２は、車両４に設けられた補機６を駆動するための回転電機である。ここで、補機６は、車両４に搭載される機器（付属機器、車載機器）であり、例えば、電動オイルポンプや、エアコンディショナ用のコンプレッサ等とされる。第１交流機１は、車輪５に駆動力を伝達するための動力伝達経路に配置されているのに対して、第２交流機２は、当該動力伝達経路から独立して配置されている。本明細書では、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。

図３に示す例では、第１交流機１は、差動歯車装置７を介して左右２つの車輪５に駆動連結されている。第１交流機１と車輪５との間の動力伝達経路（例えば、第１交流機１と差動歯車装置７との間の動力伝達経路）に、変速機等の他の装置が配置されていてもよい。また、動力伝達経路における第１交流機１よりも上流側（車輪５側とは反対側）に、内燃機関等の他の駆動力源（車輪５の駆動力源）が設けられていてもよい。なお、図３に示す例とは異なり、第１交流機１が差動歯車装置７を介さずに車輪５に駆動連結される構成、すなわち、第１交流機１が１つの車輪５にのみ駆動連結される構成とすることもできる。

図１に示すように、交流機駆動システム１００は、第１インバータ２１と、第２インバータ２２と、駆動制御回路４０と、電源回路５０と、第２インバータ２２、駆動制御回路４０、及び電源回路５０が配置された制御基板３と、を備えている。本実施形態では、第１インバータ２１は、制御基板３上には配置されておらず、制御基板３とは別の基板上に配置されている。第１インバータ２１と第２インバータ２２とは、共通の直流電源である第１直流電源６１に並列接続される。第１直流電源６１は、第１インバータ２１の直流側に直流電力を供給すると共に、第２インバータ２２の直流側に直流電力を供給する。第１直流電源６１の電源電圧（正極Ｐと負極Ｎとの電位差）は、例えば２００〜４００［Ｖ］とされる。図示は省略するが、第１直流電源６１と２つのインバータ（２１，２２）との間には、２つのインバータ（２１，２２）を第１直流電源６１から切り離すためのコンタクタ（例えば、システムメインリレー）が設けられている。第１直流電源６１と２つのインバータ（２１，２２）との間に昇圧回路が設けられ、第１直流電源６１の電圧が昇圧されて２つのインバータ（２１，２２）の直流側に供給される構成としてもよい。本実施形態では、第１直流電源６１が「直流電源」に相当する。

第１インバータ２１は、直流と交流との間で電力を変換して第１交流機１に交流電力を供給する。本実施形態では、第１交流機１は３相（複数相の一例）の交流電力で駆動される交流回転電機であり、第１インバータ２１は３相の交流電力を第１交流機１に供給する。具体的には、第１インバータ２１は、第１直流電源６１に接続されると共に第１交流機１に接続されている。そして、第１交流機１がモータとして機能する場合には、第１インバータ２１は、第１直流電源６１から供給される直流電力を交流電力に変換して第１交流機１に供給する。また、第１交流機１がジェネレータとして機能する場合には、第１インバータ２１は、第１交流機１から供給される交流電力を直流電力に変換して第１直流電源６１に供給する。図１では省略しているが、図２に示すように、第１直流電源６１と第１インバータ２１との間には、正負極間の電圧を平滑化する第１コンデンサ３１が設けられている。

第２インバータ２２は、直流と交流との間で電力を変換して第２交流機２に交流電力を供給する。本実施形態では、第２交流機２は３相（複数相の一例）の交流電力で駆動される交流回転電機であり、第２インバータ２２は３相の交流電力を第２交流機２に供給する。具体的には、第２インバータ２２は、第１直流電源６１に接続されると共に第２交流機２に接続されている。そして、第２交流機２がモータとして機能する場合には、第２インバータ２２は、第１直流電源６１から供給される直流電力を交流電力に変換して第２交流機２に供給する。また、第２交流機２がジェネレータとして機能する場合には、第２インバータ２２は、第２交流機２から供給される交流電力を直流電力に変換して第１直流電源６１に供給する。図１では省略しているが、図２に示すように、第１直流電源６１と第２インバータ２２との間には、正負極間の電圧を平滑化する第２コンデンサ３２が設けられている。なお、２つのインバータ（２１，２２）に対応して２つの平滑コンデンサ（３１，３２）が設けられる構成に代えて、例えば、２つのインバータ（２１，２２）に対して共通の平滑コンデンサが設けられる構成とすることもできる。

図２に示すように、第１インバータ２１及び第２インバータ２２は、複数のスイッチング素子３０を用いて構成されている。スイッチング素子３０として、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ（Silicon Carbide - Metal Oxide Semiconductor FET）、ＳｉＣ−ＳＩＴ（SiC - Static Induction Transistor）、ＧａＮ−ＭＯＳＦＥＴ（Gallium Nitride - MOSFET）等のパワー半導体素子を用いると好適である。図２には、スイッチング素子３０としてＩＧＢＴを用いる場合を例示している。スイッチング素子３０のそれぞれにはフリーホイールダイオード３６が並列接続されている。

第１インバータ２１及び第２インバータ２２のそれぞれは、上段側スイッチング素子３４と下段側スイッチング素子３５とが直列接続されたアーム３３を複数備えている。複数のアーム３３は、互いに並列接続されてブリッジ回路を構成している。ここで、上段側スイッチング素子３４は、第１直流電源６１の正極Ｐ側に接続されるスイッチング素子３０であり、下段側スイッチング素子３５は、第１直流電源６１の負極Ｎ側に接続されるスイッチング素子３０である。第１インバータ２１は、第１交流機１に供給する交流電力の相数に対応する数（ここでは、相数に等しい数）のアーム３３を備えており、各アーム３３の中間点（上段側スイッチング素子３４と下段側スイッチング素子３５との接続点）が、第１交流機１における対応する相のコイル（ここでは、ステータコイル）に接続されている。また、第２インバータ２２は、第２交流機２に供給する交流電力の相数に対応する数（ここでは、相数に等しい数）のアーム３３を備えており、各アーム３３の中間点が、第２交流機２における対応する相のコイル（ここでは、ステータコイル）に接続されている。

駆動制御回路４０は、第１インバータ２１及び第２インバータ２２を駆動制御する。駆動制御回路４０は、スイッチング素子３０をスイッチング制御するスイッチング制御信号（ここでは、ゲート駆動信号）を生成する。そして、駆動制御回路４０が生成したスイッチング制御信号は、制御対象となるスイッチング素子３０の制御端子（ここでは、ゲート端子）に入力される。第１インバータ２１が備える複数のスイッチング素子３０は、駆動制御回路４０が生成するスイッチング制御信号により個別にスイッチング制御され、第２インバータ２２が備える複数のスイッチング素子３０は、駆動制御回路４０が生成するスイッチング制御信号により個別にスイッチング制御される。このように、駆動制御回路４０は、第１インバータ２１を介して第１交流機１を制御すると共に、第２インバータ２２を介して第２交流機２を制御する。なお、駆動制御回路４０の各機能は、マイクロコンピュータ等のハードウェアとソフトウェア（プログラム）との協働により実現される。

図１に示すように、本実施形態では、駆動制御回路４０は、第１インバータ２１を駆動制御する第１駆動制御回路４１と、第２インバータ２２を駆動制御する第２駆動制御回路４２と、を備えている。第１駆動制御回路４１は、マイクロコンピュータ等の論理回路を中核として構成される第１制御部４１ａを備え、第２駆動制御回路４２は、マイクロコンピュータ等の論理回路を中核として構成される第２制御部４２ａを備えている。第１制御部４１ａは、第１インバータ２１が備えるスイッチング素子３０をスイッチング制御するスイッチング制御信号を生成し、第２制御部４２ａは、第２インバータ２２が備えるスイッチング素子３０をスイッチング制御するスイッチング制御信号を生成する。第１制御部４１ａと第２制御部４２ａとは、互いに通信可能に構成されている。

本実施形態では、駆動制御回路４０は、制御装置８（図３参照）からの指令に基づき、第１インバータ２１及び第２インバータ２２を駆動制御する。制御装置８は、例えば、車両４の全体を統合して制御する車両制御装置とされる。第１制御部４１ａは、例えばベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行って、制御装置８から指令されたトルクを第１交流機１が出力するように、第１インバータ２１を介して第１交流機１を制御する。また、第２制御部４２ａは、例えばベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行って、制御装置８から指令されたトルクを第２交流機２が出力するように、第２インバータ２２を介して第２交流機２を制御する。

図示は省略するが、交流機駆動システム１００は、第１制御部４１ａが生成したスイッチング制御信号の駆動能力（例えば電圧振幅や出力電流等、後段の回路を動作させる能力）を高めて第１インバータ２１（具体的には、第１インバータ２１が備えるスイッチング素子３０の制御端子）に供給する第１ドライブ回路を備えている。本実施形態では、第１ドライブ回路は、制御基板３上に配置されている。また、図示は省略するが、交流機駆動システム１００は、第２制御部４２ａが生成したスイッチング制御信号の駆動能力を高めて第２インバータ２２（具体的には、第２インバータ２２が備えるスイッチング素子３０の制御端子）に供給する第２ドライブ回路を備えている。本実施形態では、第２ドライブ回路は、制御基板３上に配置されている。第２ドライブ回路は、例えば、第２インバータ２２が備えるスイッチング素子３０と共に、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）等のユニットに内蔵される。

電源回路５０は、駆動制御回路４０に電力（動作電力）を供給する。本実施形態では、駆動制御回路４０は、第１直流電源６１とは別の直流電源である第２直流電源６２に接続される。第２直流電源６２は、第１直流電源６１よりも電源電圧の低い直流電源である。第２直流電源６２の電源電圧（Ｂ）は、例えば１２〜２４［Ｖ］とされる。第１直流電源６１と第２直流電源６２とは、互いに絶縁されており、互いにフローティングの関係にある。そして、制御基板３上には、第１直流電源６１から電力を供給される高圧系回路（ここでは、第２インバータ２２）と、第２直流電源６２から電力を供給される低圧系回路（ここでは、駆動制御回路４０及び電源回路５０）とが形成されている。

電源回路５０は、第２直流電源６２から供給される直流電力に基づき駆動制御回路４０の動作電圧（例えば、５［Ｖ］，３．３［Ｖ］，２．５［Ｖ］等）を生成して、駆動制御回路４０に供給する。電源回路５０は、例えば、第２直流電源６２に接続される電源入力回路と、第２直流電源６２から電源入力回路に入力された電圧を調整する電圧調整回路と、を備える。電源入力回路は、例えば、ノイズフィルタ、平滑コンデンサ、及びレギュレータ回路を用いて構成され、電圧調整回路は、例えば、レギュレータ素子を用いて構成される。

図１に示すように、本実施形態では、電源回路５０は、第１駆動制御回路４１に電力（動作電力）を供給する第１電源回路５１と、第２駆動制御回路４２に電力（動作電力）を供給する第２電源回路５２と、を備えている。第１電源回路５１は、第２直流電源６２から供給される直流電力に基づき第１駆動制御回路４１の動作電圧を生成して、第１駆動制御回路４１に供給する。また、第２電源回路５２は、第２直流電源６２から供給される直流電力に基づき第２駆動制御回路４２の動作電圧を生成して、第２駆動制御回路４２に供給する。

上述したように、この交流機駆動システム１００では、第１交流機１は車輪５を駆動するための回転電機であり、第２交流機２は補機６を駆動するための回転電機である。このような交流機駆動システム１００では、例えば第２インバータ２２において短絡故障が発生して補機６が駆動できない状況においても、第１交流機１により車輪５を駆動して車両４の走行が継続可能であることが望ましい。この交流機駆動システム１００では、以下に述べる第１ヒューズ７１を設けることで、第２インバータ２２において短絡故障が発生した場合であっても、第１インバータ２１の駆動を継続することを可能としている。

ここで、図１及び図２に示すように、第１直流電源６１と第１インバータ２１とを接続する電力経路を第１電力経路９１とし、第１直流電源６１と第２インバータ２２とを接続する電力経路を第２電力経路９２とする。第１インバータ２１と第２インバータ２２とは第１直流電源６１に並列接続されるため、第１電力経路９１における第１直流電源６１側の部分と、第２電力経路９２における第１直流電源６１側の部分とは、共通の電力経路とされる。一方、第１電力経路９１と第２電力経路９２との分岐点９０よりも第１直流電源６１側とは反対側では、第１電力経路９１と第２電力経路９２とは、互いに異なる電力経路とされる。

第２電力経路９２における分岐点９０よりも第２インバータ２２側の部分に、規定値以上の電流（定格電流を超える電流）が流れた場合に切断される第１ヒューズ７１設けられている。第１ヒューズ７１は、規定値以上の電流が流れた場合に自己発熱により溶断する、熱溶断式のヒューズである。第１ヒューズ７１は、制御基板３上に配置されている。本実施形態では、第１ヒューズ７１が「ヒューズ」に相当する。

このように第１ヒューズ７１を第２電力経路９２に設けることで、第２インバータ２２において短絡故障（アーム３３が短絡する故障）が発生した場合には、第２電力経路９２を流れる短絡電流によって第１ヒューズ７１を切断させることで第２電力経路９２を遮断して、第２インバータ２２を第１直流電源６１から切り離すことができる。なお、アーム３３が短絡する故障は、当該アーム３３における上段側スイッチング素子３４及び下段側スイッチング素子３５の少なくとも一方が短絡故障した場合に発生し得る。そして、第１ヒューズ７１は、第２電力経路９２における分岐点９０よりも第２インバータ２２側の部分に配置されているため、第１ヒューズ７１が切断された後も、第１電力経路９１による第１直流電源６１と第１インバータ２１との接続を維持して、第１インバータ２１の駆動を継続することが可能となっている。

図２に示すように、本実施形態では、第２電力経路９２における第１直流電源６１と分岐点９０との間に、規定値以上の電流が流れた場合に切断される第２ヒューズ７２（例えば、バッテリヒューズ）が設けられている。この第２ヒューズ７２が切断された場合或いは上述したコンタクタを開いた場合には、第２インバータ２２だけでなく第１インバータ２１も第１直流電源６１から切り離される。これに対して、この交流機駆動システム１００では、第２インバータ２２において短絡故障が発生した場合には第１ヒューズ７１が切断されるため、第２ヒューズ７２を切断したりコンタクタを開いたりすることなく、第２インバータ２２のみを第１直流電源６１から切り離すことが可能となっている。なお、第１ヒューズ７１及び第２ヒューズ７２のそれぞれの定格電流は、第２インバータ２２において短絡故障が発生した場合に第１ヒューズ７１のみが切断されるように設定されている。

第２インバータ２２において発生し得る故障として、短絡故障による過電流によってスイッチング素子３０に接続された金属細線（ボンディングワイヤ）が溶断することによるオープン故障がある。仮に第１ヒューズ７１が設けられない場合、第２インバータ２２においてこのようなオープン故障が発生した場合に、故障箇所が第２インバータ２２であることの特定が困難となるおそれがある。これに対して、上記のように第１ヒューズ７１を設け、第１ヒューズ７１の定格電流を、オープン故障を誘発する短絡故障が第２インバータ２２において発生した場合に第１ヒューズ７１が切断されるように設定することで、故障箇所が第２インバータ２２であることを特定することが可能となる。

本実施形態では、図１及び図２に示すように、第１電力経路９１は、第１直流電源６１の正極Ｐと第１インバータ２１とを接続する電力経路であり、第２電力経路９２は、第１直流電源６１の正極Ｐと第２インバータ２２とを接続する電力経路である。よって、本実施形態では、第１ヒューズ７１は、第１直流電源６１の正極Ｐに接続される正極電源ラインに配置されている。そして、交流機駆動システム１００は、第２電力経路９２における第１ヒューズ７１と第１直流電源６１との間の部分の電圧（負極Ｎに対する電位）を検出する第１電圧検出部８１と、第２電力経路９２における第１ヒューズ７１と第２インバータ２２との間の部分の電圧（負極Ｎに対する電位）を検出する第２電圧検出部８２とを備えている。本実施形態では、第１電圧検出部８１は、第２電力経路９２における第１ヒューズ７１と分岐点９０との間の部分の電圧を検出するように設けられている。

このように第１電圧検出部８１及び第２電圧検出部８２を用いて第１ヒューズ７１に対して両側（第２電力経路９２に沿った両側）の電圧を検出することで、第１ヒューズ７１の切断を比較的精度良く且つ比較的迅速に検出することが可能となっている。例えば、第１電圧検出部８１により検出される電圧と第２電圧検出部８２により検出される電圧との差が規定値以上となった場合に、第１ヒューズ７１が切断されたと判定することができる。第１電圧検出部８１及び第２電圧検出部８２の検出精度が高い場合には、第１ヒューズ７１の劣化を検出することも可能となる。

図１に示すように、本実施形態では、第１電圧検出部８１と第２電圧検出部８２とは、制御基板３上に配置されている。具体的には、第１電圧検出部８１が備える電圧検出回路と、第２電圧検出部８２が備える電圧検出回路とが、制御基板３上に配置されている。電圧検出回路（高圧検出回路）は、例えば、抵抗素子や電圧センサを用いて構成される。なお、図１では、第１電圧検出部８１が第１駆動制御回路４１に含まれる構成としているが、第１電圧検出部８１が、第１駆動制御回路４１とは別の回路により構成されてもよい。同様に、図１では、第２電圧検出部８２が第２駆動制御回路４２に含まれる構成としているが、第２電圧検出部８２が、第２駆動制御回路４２とは別の回路により構成されてもよい。

図１に示すように、本実施形態では、第１電圧検出部８１による電圧の検出結果は、第１制御部４１ａに入力され、第２電圧検出部８２による電圧の検出結果は、第２制御部４２ａに入力される。第１制御部４１ａと第２制御部４２ａとは互いに通信可能に構成されているため、例えば、第１制御部４１ａ及び第２制御部４２ａのいずれか一方が、第１電圧検出部８１及び第２電圧検出部８２のそれぞれの検出結果に基づき、第１ヒューズ７１が切断されているか否かを判定する構成とすることができる。或いは、駆動制御回路４０と通信可能な他の制御装置（例えば、図３に示す制御装置８）が、第１電圧検出部８１及び第２電圧検出部８２のそれぞれの検出結果に基づき、第１ヒューズ７１が切断されているか否かを判定する構成としてもよい。第１ヒューズ７１が切断されていると判定された場合、第２制御部４２ａは、例えば、第２インバータ２２が備える全てのスイッチング素子３０がオフ状態となるように制御する。

なお、第１電圧検出部８１による電圧の検出結果は、第１制御部４１ａにおける各種制御に用いられ、第２電圧検出部８２による電圧の検出結果は、第２制御部４２ａにおける各種制御に用いられる。第１電圧検出部８１や第２電圧検出部８２による電圧の検出結果は、例えば、パルス幅変調制御によりスイッチング制御信号を生成する場合のキャリアの振幅の設定や、フェールセーフ制御を実行するか否かの判定に用いられる。第１ヒューズ７１が切断された状態においても、第１制御部４１ａは、第１電圧検出部８１による電圧の検出結果を取得して、第１インバータ２１の駆動制御を継続することができる。

図２に示すように、本実施形態では、第２インバータ２２が備える複数のアーム３３のそれぞれに、各アーム３３を流れる電流を検出する電流検出部８０が設けられている。電流検出部８０による電流の検出結果は、駆動制御回路４０（本実施形態では、第２制御部４２ａ）に入力される。電流検出部８０の検出結果に基づき、第２インバータ２２が備える各アーム３３における過電流の発生を検出することができる。図示は省略するが、電流検出部８０は、制御基板３上に配置されている。

本実施形態では、電流検出部８０は、アーム３３に直列接続されるシャント抵抗８０ａと、シャント抵抗８０ａの両端電圧（端子間電圧）を検出する演算増幅器８０ｂと、を備えている。演算増幅器８０ｂの出力信号は、第２制御部４２ａに入力される。第２制御部４２ａは、シャント抵抗８０ａの抵抗値と、演算増幅器８０ｂの出力信号とに基づいて、アーム３３に流れる電流（具体的には、アーム３３におけるシャント抵抗８０ａが配置された部分を流れる電流）を検出する。このように、本実施形態では、電流検出部８０は、アーム３３に直列接続されるシャント抵抗８０ａの両端電圧に基づき、当該アーム３３に流れる電流を検出するように構成されている。図２に示す例では、シャント抵抗８０ａは、下段側スイッチング素子３５と負極電源ライン（第１直流電源６１の負極Ｎに接続される電源ライン）との間に配置されているため、電流検出部８０により検出されるアーム３３を流れる電流は、当該アーム３３における下段側スイッチング素子３５を流れる電流である。このような構成に代えて、シャント抵抗８０ａが、上段側スイッチング素子３４と正極電源ライン（第１直流電源６１の正極Ｐに接続される電源ライン）との間に配置される構成とすることもできる。

本実施形態では、交流機駆動システム１００は、第２インバータ２２の少なくともいずれかのアーム３３における電流検出部８０による電流の検出値が、正常値より大きい場合（すなわち、正常時に想定される電流の最大値より大きい場合）であって、第１ヒューズ７１が切断されていない場合に、第１ヒューズ７１を強制的に切断するための強制切断制御を実行するように構成されている。具体的には、図４に示すように、第２インバータ２２の少なくともいずれかのアーム３３において過電流が検出されたか否かが判定される（ステップ＃０１）。なお、電流検出部８０によるアーム３３を流れる電流の検出値が正常値より大きい場合に、当該アーム３３において過電流が検出されたと判定される。正常値と比較される電流の検出値は、特定の状態での電流の検出値とすることができ、この場合、正常値は、当該特定の状態において正常時に想定される電流の最大値とされる。特定の状態は、例えば、アーム３３における上段側スイッチング素子３４と下段側スイッチング素子３５との双方をオフ状態とするように駆動制御回路４０（本実施形態では、第２制御部４２ａ）が制御している状態とすることができる。

第２インバータ２２の少なくともいずれかのアーム３３において過電流が検出されると（ステップ＃０１：Ｙｅｓ）、第１ヒューズ７１が切断されているか否かが判定される（ステップ＃０２）。そして、第１ヒューズ７１が切断されていない場合には（ステップ＃０２：Ｎｏ）、強制切断制御が実行される（ステップ＃０３）。なお、ステップ＃０１やステップ＃０２の判定は、例えば、駆動制御回路４０（例えば、第２制御部４２ａ）において実行され、又は、駆動制御回路４０と通信可能な他の制御装置（例えば、図３に示す制御装置８）において実行される。

第１ヒューズ７１が切断されていない場合であっても、第２インバータ２２のいずれかのアーム３３に正常値より大きい電流が流れている場合には、当該アーム３３に、第１ヒューズ７１が切断されない程度の短絡故障（レアショート）が発生していることが予想される。この交流機駆動システム１００では、このような場合に強制切断制御を実行することで、第２インバータ２２を第１直流電源６１から切り離して、第２インバータ２２のアーム３３に正常値より大きい電流が流れている状態を比較的早期に解消することが可能となっている。

本実施形態では、強制切断制御は、規定値以上の電流が第１ヒューズ７１に流れるように第２インバータ２２を駆動する制御とされる。第２インバータ２２において過電流が検出されていないアーム３３を正常アームとして、強制切断制御では、例えば、規定値以上の電流が第１ヒューズ７１に流れるように、第２インバータ２２の正常アームに設けられたスイッチング素子３０が制御される。強制切断制御は、駆動制御回路４０により実行され、本実施形態では、第２制御部４２ａにより実行される。

〔その他の実施形態〕
次に、交流機駆動システムのその他の実施形態について説明する。

（１）上記の実施形態では、電流検出部８０が、アーム３３に直列接続されるシャント抵抗８０ａの両端電圧に基づき、当該アーム３３に流れる電流を検出する構成を例として説明した。しかし、本開示はそのような構成に限定されず、例えば、電流検出部８０が、アーム３３に設けられたスイッチング素子３０の端子間電圧（例えば、コレクタ−エミッタ間電圧）に基づき、当該アーム３３に流れる電流を検出する（過電流の有無を検出する）構成とすることができる。また、スイッチング素子３０として、素子電流に比例した微小な電流が流れるセンス端子を備えるスイッチング素子を用いる場合には、電流検出部８０が、アーム３３に設けられたスイッチング素子３０のセンス端子に直列接続された抵抗の両端電圧に基づき、当該アーム３３に流れる電流を検出する構成とすることができる。

（２）上記の実施形態では、第２インバータ２２が備える複数のアーム３３のそれぞれに、各アーム３３を流れる電流を検出する電流検出部８０が設けられる構成を例として説明した。しかし、本開示はそのような構成に限定されず、第２インバータ２２が備えるアーム３３に電流検出部８０が設けられない構成とすることもできる。

（３）上記の実施形態では、交流機駆動システム１００が、第２インバータ２２の少なくともいずれかのアーム３３における電流検出部８０による電流の検出値が、正常値より大きい場合であって、第１ヒューズ７１が切断されていない場合に、第１ヒューズ７１を強制的に切断するための強制切断制御を実行する構成を例として説明した。しかし、本開示はそのような構成に限定されず、強制切断制御を実行する条件に、これら２つの条件に加えて更に別の条件を加えることも可能である。また、交流機駆動システム１００が、強制切断制御を実行しない構成とすることもできる。

（４）上記の実施形態では、第１電力経路９１が、第１直流電源６１の正極Ｐと第１インバータ２１とを接続する電力経路であり、第２電力経路９２が、第１直流電源６１の正極Ｐと第２インバータ２２とを接続する電力経路である構成を例として説明した。しかし、本開示はそのような構成に限定されず、第１直流電源６１の負極Ｎと第１インバータ２１とを接続する電力経路を第１電力経路９１とし、第１直流電源６１の負極Ｎと第２インバータ２２とを接続する電力経路を第２電力経路９２として、第１ヒューズ７１が、第２電力経路９２における分岐点９０よりも第２インバータ２２側の部分に設けられる構成とすることもできる。この場合、第１ヒューズ７１は、第１直流電源６１の負極Ｎに接続される負極電源ラインに配置される。

（５）上記の実施形態では、第１交流機１が、車輪５を駆動するための回転電機であり、第２交流機２が、補機６を駆動するための回転電機である構成を例として説明した。しかし、本開示はそのような構成に限定されず、第１交流機１を車輪５以外の装置を駆動するための回転電機とすることや、第１交流機１を回転電機以外の交流機とすることもできる。また、第２交流機２を補機６以外の装置を駆動するための回転電機とすることや、第２交流機２を回転電機以外の交流機とすることもできる。

（６）なお、上述した各実施形態で開示された構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示された構成と組み合わせて適用すること（その他の実施形態として説明した実施形態同士の組み合わせを含む）も可能である。その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎない。従って、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。

〔上記実施形態の概要〕
以下、上記において説明した交流機駆動システムの概要について説明する。

交流電力の供給を受けて動作する機器である第１交流機（１）及び第２交流機（２）を駆動制御する交流機駆動システム（１００）であって、直流と交流との間で電力を変換して前記第１交流機（１）に交流電力を供給する第１インバータ（２１）と、直流と交流との間で電力を変換して前記第２交流機（２）に交流電力を供給する第２インバータ（２２）と、前記第１インバータ（２１）及び前記第２インバータ（２２）を駆動制御する駆動制御回路（４０）と、前記駆動制御回路（４０）に電力を供給する電源回路（５０）と、前記第２インバータ（２２）、前記駆動制御回路（４０）、及び前記電源回路（５０）が配置された制御基板（３）と、を備え、前記第１インバータ（２１）と前記第２インバータ（２２）とは、共通の直流電源（６１）に並列接続され、前記直流電源（６１）と前記第１インバータ（２１）とを接続する電力経路を第１電力経路（９１）とし、前記直流電源（６１）と前記第２インバータ（２２）とを接続する電力経路を第２電力経路（９２）として、前記第２電力経路（９２）における、前記第１電力経路（９１）と前記第２電力経路（９２）との分岐点（９０）よりも前記第２インバータ（２２）側の部分に、規定値以上の電流が流れた場合に切断されるヒューズ（７１）が設けられ、前記ヒューズ（７１）が、前記制御基板（３）上に配置されている。

この構成では、第２電力経路（９２）にヒューズ（７１）が設けられるため、第２インバータ（２２）において短絡故障が発生した場合には、第２電力経路（９２）を流れる短絡電流によってヒューズ（７１）を切断させることで第２電力経路（９２）を遮断して、第２インバータ（２２）を直流電源（６１）から切り離すことができる。そして、上記の構成では、ヒューズ（７１）が、第２電力経路（９２）における、第１電力経路（９１）と第２電力経路（９２）との分岐点（９０）よりも第２インバータ（２２）側の部分に配置されているため、ヒューズ（７１）が切断された後も、第１電力経路（９１）による直流電源（６１）と第１インバータ（２１）との接続を維持して、第１インバータ（２１）の直流側の電圧が低下することを抑制できる。この結果、第２インバータ（２２）において短絡故障が発生した場合であっても、第１インバータ（２１）の駆動を継続することが可能となっている。

更に、上記の構成では、第２インバータ（２２）が配置される制御基板（３）上にヒューズ（７１）が配置されるため、ヒューズ（７１）が制御基板（３）上に配置されない場合に比べて、ヒューズ（７１）の配設位置を経由するように第２電力経路（９２）を配置（配策）しやすくなっている。また、ヒューズ（７１）が制御基板（３）上に配置されるため、第２インバータ（２２）、駆動制御回路（４０）、及び電源回路（５０）と共にヒューズ（７１）を制御基板（３）上にまとめて配置することができる。従って、これらの組み付け作業や交換作業を行う際の工数の低減を図ることもできる。

ここで、前記第１電力経路（９１）は、前記直流電源（６１）の正極（Ｐ）と前記第１インバータ（２１）とを接続する電力経路であり、前記第２電力経路（９２）は、前記直流電源（６１）の正極（Ｐ）と前記第２インバータ（２２）とを接続する電力経路であり、前記第２電力経路（９２）における前記ヒューズ（７１）と前記直流電源（６１）との間の部分の電圧を検出する第１電圧検出部（８１）と、前記第２電力経路（９２）における前記ヒューズ（７１）と前記第２インバータ（２２）との間の部分の電圧を検出する第２電圧検出部（８２）とを備えていると好適である。

この構成によれば、第１電圧検出部（８１）の検出結果と第２電圧検出部（８２）の検出結果とに基づき、ヒューズ（７１）に対して両側（第２電力経路（９２）に沿った両側）の電圧を取得することができるため、ヒューズ（７１）の切断を比較的精度良く検出することができる。そして、ヒューズ（７１）の切断が検出された場合には、第２インバータ（２２）において短絡故障が発生した可能性があると判定することができる。

上記のように前記第１電圧検出部（８１）と前記第２電圧検出部（８２）とを備える構成において、前記第１電圧検出部（８１）と前記第２電圧検出部（８２）とが、前記制御基板（３）上に配置されていると好適である。

この構成によれば、第１電圧検出部（８１）及び第２電圧検出部（８２）による電圧の検出対象部分を、第２電力経路（９２）における制御基板（３）上に配置される部分とする場合に、制御基板（３）上に配置される配線のみで、第１電圧検出部（８１）及び第２電圧検出部（８２）をそれぞれの電圧の検出対象部分に接続することができる。よって、第１電圧検出部（８１）による電圧の検出対象部分と第１電圧検出部（８１）とを接続する配線の簡素化（全長の短縮や構造の簡素化等、以下同様）や、第２電圧検出部（８２）による電圧の検出対象部分と第２電圧検出部（８２）とを接続する配線の簡素化を図ることができる。また、第１電圧検出部（８１）及び第２電圧検出部（８２）のそれぞれの検出結果を、制御基板（３）上に配置された駆動制御回路（４０）に入力する場合には、制御基板（３）上に配置される配線のみで、第１電圧検出部（８１）及び第２電圧検出部（８２）を駆動制御回路（４０）に接続することができるため、当該配線の簡素化も図ることができる。

また、上記の構成によれば、第１電圧検出部（８１）及び第２電圧検出部（８２）が制御基板（３）上に配置されるため、他の部品と共に第１電圧検出部（８１）及び第２電圧検出部（８２）を制御基板（３）上にまとめて配置することができる。従って、これらの組み付け作業や交換作業を行う際の工数の低減を図ることもできる。

上記の各構成の交流機駆動システム（１００）において、前記第２インバータ（２２）は、前記直流電源（６１）の正極（Ｐ）側に接続される上段側スイッチング素子（３４）と前記直流電源（６１）の負極（Ｎ）側に接続される下段側スイッチング素子（３５）とが直列接続されたアーム（３３）を複数備え、複数の前記アーム（３３）のそれぞれに、各アーム（３３）を流れる電流を検出する電流検出部（８０）が設けられていると好適である。

この構成によれば、第２インバータ（２２）が備える各アーム（３３）における過電流の発生を、電流検出部（８０）の検出結果に基づき検出することができる。そして、ヒューズ（７１）の切断とアーム（３３）における過電流の発生との双方が検出された場合には、ヒューズ（７１）の切断の要因が、アーム（３３）における短絡故障であると判定することができ、ヒューズ（７１）の切断のみが検出された場合には、ヒューズ（７１）の切断の要因が、アーム（３３）における短絡故障以外の要因であると判定することができる。このように、上記の構成によれば、電流検出部（８０）の検出結果に基づき、ヒューズ（７１）の切断の要因の切り分けを行うことができる。

上記のように複数の前記アーム（３３）のそれぞれに前記電流検出部（８０）が設けられる構成において、少なくともいずれかの前記アーム（３３）における前記電流検出部（８０）による電流の検出値が、正常値より大きい場合であって、前記ヒューズ（７１）が切断されていない場合に、前記ヒューズ（７１）を強制的に切断するための強制切断制御を実行する構成とすると好適である。

ヒューズ（７１）が切断されていない場合であっても、第２インバータ（２２）のいずれかのアーム（３３）に正常値より大きい電流が流れている場合には、当該アーム（３３）に、ヒューズ（７１）が切断されない程度の短絡故障（レアショート）が発生していることが予想される。この場合、アーム（３３）における短絡故障が更に進行したり当該短絡故障の影響が広がったりしないように、アーム（３３）に正常値より大きい電流が流れている状態は早く解消されることが望ましい。上記の構成によれば、このような場合に強制切断制御を実行してヒューズ（７１）を切断することができるため、第２インバータ（２２）を直流電源（６１）から切り離して、第２インバータ（２２）のアーム（３３）に正常値より大きい電流が流れている状態を比較的早期に解消することができる。

上記の各構成の交流機駆動システム（１００）において、前記第１交流機（１）は、車両（４）の車輪（５）を駆動するための回転電機であり、前記第２交流機（２）は、前記車両（４）に設けられた補機（６）を駆動するための回転電機であると好適である。

上述したように、本開示の交流機駆動システム（１００）では、第２インバータ（２２）において短絡故障が発生した場合であっても、第１インバータ（２１）の駆動を継続することが可能となっている。よって、この構成では、第２インバータ（２２）において短絡故障が発生して補機（６）が駆動できない状況においても、第１交流機（１）により車輪（５）を駆動して、車両（４）の走行を継続することができる。

本開示に係る交流機駆動システムは、上述した各効果のうち、少なくとも１つを奏することができればよい。

１：第１交流機
２：第２交流機
３：制御基板
４：車両
５：車輪
６：補機
２１：第１インバータ
２２：第２インバータ
３３：アーム
３４：上段側スイッチング素子
３５：下段側スイッチング素子
４０：駆動制御回路
５０：電源回路
６１：第１直流電源（直流電源）
７１：第１ヒューズ（ヒューズ）
８０：電流検出部
８１：第１電圧検出部
８２：第２電圧検出部
９０：分岐点
９１：第１電力経路
９２：第２電力経路
１００：交流機駆動システム
Ｎ：負極
Ｐ：正極

Claims (6)

1. 交流電力の供給を受けて動作する機器である第１交流機及び第２交流機を駆動制御する交流機駆動システムであって、
   直流と交流との間で電力を変換して前記第１交流機に交流電力を供給する第１インバータと、
   直流と交流との間で電力を変換して前記第２交流機に交流電力を供給する第２インバータと、
   前記第１インバータ及び前記第２インバータを駆動制御する駆動制御回路と、
   前記駆動制御回路に電力を供給する電源回路と、
   前記第２インバータ、前記駆動制御回路、及び前記電源回路が配置された制御基板と、を備え、
   前記第１インバータと前記第２インバータとは、共通の直流電源に並列接続され、
   前記直流電源と前記第１インバータとを接続する電力経路を第１電力経路とし、前記直流電源と前記第２インバータとを接続する電力経路を第２電力経路として、
   前記第２電力経路における、前記第１電力経路と前記第２電力経路との分岐点よりも前記第２インバータ側の部分に、規定値以上の電流が流れた場合に切断されるヒューズが設けられ、
   前記ヒューズが、前記制御基板上に配置されている、交流機駆動システム。
2. 前記第１電力経路は、前記直流電源の正極と前記第１インバータとを接続する電力経路であり、
   前記第２電力経路は、前記直流電源の正極と前記第２インバータとを接続する電力経路であり、
   前記第２電力経路における前記ヒューズと前記直流電源との間の部分の電圧を検出する第１電圧検出部と、前記第２電力経路における前記ヒューズと前記第２インバータとの間の部分の電圧を検出する第２電圧検出部とを備えている、請求項１に記載の交流機駆動システム。
3. 前記第１電圧検出部と前記第２電圧検出部とが、前記制御基板上に配置されている、請求項２に記載の交流機駆動システム。
4. 前記第２インバータは、前記直流電源の正極側に接続される上段側スイッチング素子と前記直流電源の負極側に接続される下段側スイッチング素子とが直列接続されたアームを複数備え、
   複数の前記アームのそれぞれに、各アームを流れる電流を検出する電流検出部が設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の交流機駆動システム。
5. 少なくともいずれかの前記アームにおける前記電流検出部による電流の検出値が、正常値より大きい場合であって、前記ヒューズが切断されていない場合に、前記ヒューズを強制的に切断するための強制切断制御を実行する、請求項４に記載の交流機駆動システム。
6. 前記第１交流機は、車両の車輪を駆動するための回転電機であり、
   前記第２交流機は、前記車両に設けられた補機を駆動するための回転電機である、請求項１から５のいずれか一項に記載の交流機駆動システム。

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