JP2021197889A - Rotary electric machine control device - Google Patents

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Abstract

To identify a fault location when one of switching elements constituting two inverters, each provided at both ends of an open winding, has an open fault.SOLUTION: In a first control state, it is determined which of a first failure pattern FP1 or a second failure pattern FP2 is a failure pattern FT. In a second control state, it is determined which of first and second lower-side failure patterns LF1 and LF2 is a lower-side failure pattern LF. On the basis of the determination result in the first control state and the determination result in the second control state, it is determined which of an upper side arm of a first inverter, a lower side arm of the first inverter, an upper side arm of a second inverter, and a lower side arm of the second inverter is a fault side arm.SELECTED DRAWING: Figure 15

Description

本発明は、オープン巻線を有する回転電機を、2つのインバータを介して駆動制御する回転電機制御装置に関する。 The present invention relates to a rotary electric machine control device that drives and controls a rotary electric machine having an open winding via two inverters.

3相交流型の回転電機が備える3相オープン巻線の両端にそれぞれ1つずつ備えられたインバータをスイッチング制御して回転電機を駆動制御する制御装置が知られている。特開2014−192950号公報には、そのような3相オープン巻線を駆動するインバータのスイッチング素子に故障が生じた場合であっても回転電機の駆動を継続することが可能な技術が開示されている。これによれば、2つのインバータの内の何れか一方のスイッチング素子に故障が生じた場合には、当該故障したスイッチング素子を含むインバータの上段側スイッチング素子の全て、或いは下段側スイッチング素子の全てを全てオン状態とし、他方の側のスイッチング素子の全てをオフ状態として、当該インバータを中性点化して、故障していない他方のインバータにより、回転電機を駆動する。 A control device for driving and controlling a rotary electric machine by switching and controlling an inverter provided at each end of a three-phase open winding provided in a three-phase AC rotary electric machine is known. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-192950 discloses a technique capable of continuing driving of a rotary electric machine even when a failure occurs in a switching element of an inverter for driving such a three-phase open winding. ing. According to this, when one of the switching elements of the two inverters fails, all the upper switching elements of the inverter including the failed switching element or all the lower switching elements are used. All are turned on, all the switching elements on the other side are turned off, the inverter is neutralized, and the rotary electric machine is driven by the other inverter that has not failed.

特開2014−192950号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-192950

ここで、故障したスイッチング素子の検出は、各スイッチング素子に対してセンサ等を配置することで可能である。しかし、全てのスイッチング素子に故障検出用のセンサを配置するとコストが掛かる。そこで、制御に用いられている既存のパラメータを利用して故障を検出することも考えられる。即ち、1つのスイッチング素子に故障が生じると、交流の各相電流や電圧等に変化が生じるため、各相電流や電圧等に基づいて故障の有無を検出することも可能と考えられる。しかし、オープン巻線には2つのインバータが接続されているため、何れのインバータに故障が生じた場合であってもオープン巻線に流れる電流や相間電圧に影響し、単純に故障したスイッチング素子を特定することは困難である。 Here, it is possible to detect a failed switching element by arranging a sensor or the like for each switching element. However, it is costly to arrange sensors for failure detection in all switching elements. Therefore, it is conceivable to detect the failure by using the existing parameters used for control. That is, when a failure occurs in one switching element, the AC phase current, voltage, and the like change. Therefore, it is possible to detect the presence or absence of the failure based on each phase current, voltage, and the like. However, since two inverters are connected to the open winding, even if any of the inverters fails, it affects the current and interphase voltage flowing in the open winding, and simply fails the switching element. It is difficult to identify.

上記の文献には、故障したスイッチング素子を特定するための具体的な技術については言及されていない。また、スイッチング素子の故障には、スイッチング素子が常に導通状態となる短絡故障と、スイッチング素子が常に開放状態となるオープン故障とがあり、それぞれ故障によって生じる事象も異なり、その特定方法も異なる。しかし、上記の文献には、それらを区別して特定するための具体的な技術についての言及もない。 The above-mentioned literature does not mention a specific technique for identifying a failed switching element. Further, the failure of the switching element includes a short-circuit failure in which the switching element is always in a conductive state and an open failure in which the switching element is always in an open state, and the events caused by the failure are different from each other, and the identification method is also different. However, the above-mentioned literature does not mention specific techniques for distinguishing and specifying them.

上記背景に鑑みて、オープン巻線の両端にそれぞれ備えられた2つのインバータを構成するスイッチング素子の内の1つが、オープン故障を生じた場合に、故障箇所を特定する技術の提供が望まれる。 In view of the above background, it is desired to provide a technique for identifying a failure location when one of the switching elements constituting the two inverters provided at both ends of the open winding causes an open failure.

上記に鑑みた、互いに独立した複数相のオープン巻線を有する回転電機を、第1インバータ及び第2インバータを介して駆動制御する回転電機制御装置は、1つの態様として、前記第1インバータは、複数相の前記オープン巻線の一端側に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換し、前記第2インバータは、複数相の前記オープン巻線の他端側に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換し、前記第1インバータ及び前記第2インバータは、それぞれ交流1相分のアームが上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子との直列回路により構成され、前記第1インバータと前記第2インバータとのそれぞれを、互いに独立して制御可能であり、前記第1インバータ及び前記第2インバータの何れか一方のインバータにおいて、1つのスイッチング素子が常に開放状態となるオープン故障が生じた場合に、複数相の交流電流のそれぞれを積算して各相の電流積算値を演算し、それぞれの前記電流積算値の正負に基づいて、前記オープン故障の発生を検出すると共に、前記オープン故障が生じた箇所を判別するものであり、前記第1インバータ及び前記第2インバータの双方の前記インバータを、電気角の1/2周期である第1期間においてパターンの異なる複数のパルスが出力され、残りの1/2周期である第2期間において非有効状態が継続するように制御される混合パルス幅変調制御により制御している際に、前記オープン故障の発生を検出した場合には、第1制御状態におけるそれぞれの前記電流積算値の正負に基づき、前記第1インバータの上段側アーム又は前記第2インバータの下段側アームの何れかが前記オープン故障を生じた故障側アームである第1故障パターン、及び、前記第1インバータの前記下段側アーム又は前記第2インバータの前記上段側アームの何れかが前記故障側アームである第2故障パターン、の何れの故障パターンであるかを判別し、前記第1制御状態とは異なる第2制御状態におけるそれぞれの前記電流積算値に基づき、前記第2インバータの前記下段側アームが前記故障側アームである第1下段側故障パターン、及び前記第1インバータの前記下段側アームが前記故障側アームである第2下段側故障パターン、の何れの下段側故障パターンであるかを判別し、前記第1制御状態における判別結果と、前記第2制御状態における判別結果とに基づいて、前記第1インバータの前記上段側アーム、前記第1インバータの前記下段側アーム、前記第2インバータの前記上段側アーム、前記第2インバータの前記下段側アームの何れが前記故障側アームであるかを判別する。 In view of the above, the rotary electric machine control device for driving and controlling a rotary electric machine having a plurality of phases of open windings independent of each other via a first inverter and a second inverter is one embodiment of the first inverter. The multi-phase open winding is connected to one end side to convert power between DC and the multi-phase AC, and the second inverter is connected to the other end side of the multi-phase open winding. Power is converted between DC and multi-phase AC, and each of the first inverter and the second inverter has an arm for one AC phase composed of a series circuit of an upper switching element and a lower switching element. The first inverter and the second inverter can be controlled independently of each other, and one switching element is always open in either the first inverter or the second inverter. When an open failure occurs, the AC currents of a plurality of phases are integrated to calculate the integrated current value of each phase, and the occurrence of the open failure is detected based on the positive or negative of the integrated current value. At the same time, the location where the open failure has occurred is determined, and a plurality of inverters having different patterns in the first period, which is 1/2 cycle of the electric angle, are used for both the first inverter and the second inverter. When the occurrence of the open failure is detected while the pulse is output and controlled by the mixed pulse width modulation control controlled so that the ineffective state continues in the second period which is the remaining 1/2 cycle. In the failure side arm in which either the upper arm of the first inverter or the lower arm of the second inverter causes the open failure based on the positive or negative of the current integrated value in the first control state. Which of the first failure pattern and the second failure pattern in which either the lower arm of the first inverter or the upper arm of the second inverter is the failure side arm. Based on the current integrated value in each of the second control states different from the first control state, the first lower stage failure pattern in which the lower arm of the second inverter is the failure side arm, and It is determined which lower stage side failure pattern of the second lower stage side failure pattern in which the lower stage side arm of the first inverter is the failure side arm, and the determination result in the first control state and the second Based on the discrimination result in the control state, the first a. It is determined which of the upper arm of the inverter, the lower arm of the first inverter, the upper arm of the second inverter, and the lower arm of the second inverter is the failure side arm.

発明者らによる実験やシミュレーションによれば、2つのインバータの内の何れか一方にスイッチング素子のオープン故障が生じた場合、3相電流波形が非対称で歪んだ波形となることが確認された。例えば、ある相の交流電流の波形は、正側に大きく偏向し、またある相の交流電流の波形は、負側に大きく偏向する。そして、交流電流を所定時間に亘って積算すると、この偏向の傾向がより顕著に現れる。偏向の方向は、オープン故障したスイッチング素子の位置によって異なる。従って、電流積算値の正負に基づけば、オープン故障が生じたこと、及びオープン故障がどちらのインバータの上段側アーム及び下段側アームの何れにおいて生じているかを判別することができる。また、発明者らの実験やシミュレーションによれば、第2制御状態では、上段側アームにおいてオープン故障が生じている場合には、オープン故障の検出自体が困難であるが、下段側アームにおいてオープン故障が生じている場合には、オープン故障の検出が可能、且つ、どちらのインバータにおける故障であるかの判別が可能である。第1制御状態では、上段側アーム及び下段側アームの何れにおいてオープン故障が生じていても、オープン故障の検出が可能である。しかし、第1制御状態では、故障パターンが、第1故障パターンであるか、第2故障パターンであるかの判別は可能であるが、どちらのインバータであるかの判別はできない。本構成によれば、オープン故障が下段側アームで生じている場合には、少なくとも第2制御状態における判別結果に基づいて、故障側アームを判別することができる。また、オープン故障が上段側アームで生じている場合であっても、下段側アームで生じている場合であっても、第1制御状態における判別結果と第2制御状態における判別結果との双方に基づけば、故障側アームを判別することができる。このように、本構成によれば、オープン巻線の両端にそれぞれ備えられた2つのインバータを構成するスイッチング素子の内の1つが、オープン故障を生じた場合に、故障箇所を特定することができる。 According to experiments and simulations by the inventors, it was confirmed that when an open failure of the switching element occurs in one of the two inverters, the three-phase current waveform becomes an asymmetric and distorted waveform. For example, the AC current waveform of a phase is largely deflected to the positive side, and the AC current waveform of a phase is largely deflected to the negative side. Then, when the alternating current is integrated over a predetermined time, this tendency of deflection becomes more remarkable. The direction of deflection depends on the position of the open failed switching element. Therefore, based on the positive and negative of the current integrated value, it is possible to determine whether the open failure has occurred and which of the inverter's upper arm and lower arm the open failure has occurred. Further, according to the experiments and simulations of the inventors, in the second control state, when an open failure occurs in the upper arm, it is difficult to detect the open failure itself, but the open failure in the lower arm is difficult. When is occurring, it is possible to detect an open failure and determine which inverter is the failure. In the first control state, it is possible to detect an open failure regardless of whether the upper arm or the lower arm has an open failure. However, in the first control state, it is possible to determine whether the failure pattern is the first failure pattern or the second failure pattern, but it is not possible to determine which inverter it is. According to this configuration, when an open failure occurs in the lower arm, the failed arm can be determined at least based on the determination result in the second control state. Further, regardless of whether the open failure occurs in the upper arm or the lower arm, both the discrimination result in the first control state and the discrimination result in the second control state Based on this, the faulty side arm can be determined. As described above, according to this configuration, when one of the switching elements constituting the two inverters provided at both ends of the open winding has an open failure, the failure location can be specified. ..

回転電機制御装置のさらなる特徴と利点は、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。 Further features and advantages of the rotary electric machine control device will be clarified from the following description of the embodiments described with reference to the drawings.

回転電機駆動システムの模式的ブロック図Schematic block diagram of rotary electric drive system 回転電機制御装置の簡易的な部分ブロック図Simple partial block diagram of rotary electric machine control device 直行ベクトル空間における回転電機の模式的電圧ベクトル図Schematic voltage vector diagram of rotating electric machine in orthogonal vector space 回転電機の制御領域の一例を示す図The figure which shows an example of the control area of a rotary electric machine. 混合連続パルス幅変調(半周期連続パルス)の電圧指令及びスイッチング制御信号の一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of voltage command and switching control signal of mixed continuous pulse width modulation (half cycle continuous pulse) 混合不連続パルス幅変調(半周期不連続パルス)の電圧指令及びスイッチング制御信号の例を示す波形図Waveform diagram showing an example of voltage command and switching control signal of mixed discontinuous pulse width modulation (half-period discontinuous pulse) 混合連続パルス幅変調(半周期連続パルス)の電圧指令及びスイッチング制御信号の他の例を示す波形図Waveform diagram showing other examples of voltage command and switching control signals for mixed continuous pulse width modulation (half cycle continuous pulse) 混合不連続パルス幅変調(半周期不連続パルス)の電圧指令及びスイッチング制御信号の他の例を示す波形図Waveform diagram showing other examples of voltage command and switching control signals for mixed discontinuous pulse width modulation (half-period discontinuous pulse) 連続パルス幅変調の電圧指令及びスイッチング制御信号の一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of voltage command and switching control signal of continuous pulse width modulation 不連続パルス幅変調の電圧指令及びスイッチング制御信号の一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of voltage command and switching control signal of discontinuous pulse width modulation 力行時(低速)にオープン故障が生じた場合の3相交流波形の一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of a three-phase AC waveform when an open failure occurs during power running (low speed) 力行時(高速)にオープン故障が生じた場合の3相交流波形の一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of a three-phase AC waveform when an open failure occurs during power running (high speed) 回生時(低速)にオープン故障が生じた場合の3相交流波形の一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of a three-phase AC waveform when an open failure occurs during regeneration (low speed) 回生時(高速)にオープン故障が生じた場合の3相交流波形の一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of a three-phase AC waveform when an open failure occurs during regeneration (high speed) オープン故障箇所を判別する原理の説明図Explanatory diagram of the principle for determining the open failure location 超低回転速度の力行時に第1インバータにオープン故障が生じた場合の3相交流波形の一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of a three-phase AC waveform when an open failure occurs in the first inverter during power running at an ultra-low rotation speed. 超低回転速度の力行時に第2インバータにオープン故障が生じた場合の3相交流波形の一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of a three-phase AC waveform when an open failure occurs in the second inverter during power running at an ultra-low rotation speed. 超低回転速度の力行時にオープン故障が生じた場合と、それよりも早い回転速度の力行時にオープン故障が生じた場合との3相交流の挙動の違いを示す図The figure which shows the difference in the behavior of three-phase AC between the case where an open failure occurs at the time of power running at an ultra-low rotation speed and the case where an open failure occurs at the time of power running at a faster rotation speed. 回転電機の制御領域における動作点を示す図The figure which shows the operating point in the control area of a rotary electric machine. 故障箇所を判別する際の回転電機のトルク指令と回転速度との関係を示す図The figure which shows the relationship between the torque command of a rotary electric machine and the rotation speed at the time of discriminating the failure part. 下段側でオープン故障が生じている状態で回生時の3相電流波形の歪みを解消するための回生フェールアクションの一例(パルスの入れ替え)を示す図The figure which shows an example (pulse exchange) of a regenerative fail action for eliminating the distortion of a three-phase current waveform at the time of regeneration in the state where an open failure occurs in the lower stage side. 下段側でオープン故障が生じている状態で回生時の3相電流波形の歪みを解消するための回生フェールアクションの他の例(パルスの入れ替え及び交流電流の方向の定義の反転)を示す図The figure which shows the other example (pulse exchange and the inversion of the direction definition of an alternating current) for eliminating the distortion of a three-phase current waveform at the time of regeneration in the state where an open failure occurs in the lower stage side. 図21及び図22のスイッチング制御信号により歪みが解消された3相電流波形を示す図The figure which shows the three-phase current waveform which distortion was eliminated by the switching control signal of FIG. 21 and FIG. オープン故障の発生箇所を判別する概略手順の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of a schematic procedure for determining the location of an open failure. 故障箇所の判別が可能な3相交流波形及び積算電流の一例を示す図A diagram showing an example of a three-phase AC waveform and integrated current that can identify the location of a failure. 故障箇所の判別が可能な3相交流波形及び積算電流の一例を示す図A diagram showing an example of a three-phase AC waveform and integrated current that can identify the location of a failure. 故障箇所の判別が困難な3相交流波形及び積算電流の一例を示す図A diagram showing an example of a three-phase AC waveform and integrated current that make it difficult to determine the location of a failure. 交流電流の歪み解消前の積算電流と歪み解消後の積算電流の一例を示す図The figure which shows an example of the integrated current before distortion elimination and the integrated current after distortion elimination of AC current. 交流電流の歪み解消前の積算電流と歪み解消後の積算電流の一例を示す図The figure which shows an example of the integrated current before distortion elimination and the integrated current after distortion elimination of AC current. 超低回転速度の力行時にオープン故障が生じた場合の、故障箇所の判別が困難な積算電流の一例を示す図The figure which shows an example of the integrated current which it is difficult to identify the failure location when an open failure occurs at the time of power running at an ultra-low rotation speed. 超低回転速度の力行時にオープン故障が生じた場合の、故障箇所の判別が可能な積算電流の一例を示す図The figure which shows an example of the integrated current which can identify the failure location when an open failure occurs at the time of power running at an ultra-low rotation speed. オープン故障の発生箇所を判別する手順の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of a procedure for determining the location of an open failure. 第1故障箇所判別処理の手順の一例を示すフローチャートFlow chart showing an example of the procedure of the first failure location determination process 第2故障箇所判別処理の手順の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of the procedure for determining the second failure location. 第3故障箇所判別処理の手順の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of the procedure for determining the third failure location. ノイズ低減優先モードにおける力行時(低速)にオープン故障が生じた場合の3相交流波形の一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of a three-phase AC waveform when an open failure occurs during power running (low speed) in the noise reduction priority mode. ノイズ低減優先モードにおける力行時(高速)にオープン故障が生じた場合の3相交流波形の一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of a three-phase AC waveform when an open failure occurs during power running (high speed) in the noise reduction priority mode. ノイズ低減優先モードにおける回生時(低速)にオープン故障が生じた場合の3相交流波形の一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of a three-phase AC waveform when an open failure occurs during regeneration (low speed) in the noise reduction priority mode. ノイズ低減優先モードにおける回生時(高速)にオープン故障が生じた場合の3相交流波形の一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of a three-phase AC waveform when an open failure occurs during regeneration (high speed) in the noise reduction priority mode. ノイズ低減優先モードにおけるオープン故障の発生箇所を判別する手順の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of a procedure for determining the location of an open failure in the noise reduction priority mode. ノイズ低減優先モードにおけるオープン故障の発生箇所を判別する手順の他の例を示すフローチャートA flowchart showing another example of the procedure for determining the location of an open failure in the noise reduction priority mode. ノイズ低減優先モードにおいて、力行時にオープン故障が生じた場合と、回生時にオープン故障が生じた場合との3相交流波形の挙動を示す図The figure which shows the behavior of a three-phase AC waveform in the case where an open failure occurs at the time of power running and the case where an open failure occurs at the time of regeneration in the noise reduction priority mode.

以下、互いに独立した複数相のオープン巻線を有する回転電機を、2つのインバータを介して駆動制御する回転電機制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、回転電機制御装置1(MG-CTRL)を含む回転電機駆動システムの模式的ブロック図である。回転電機80は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両において車輪の駆動力源となるものである。回転電機80は、互いに独立した複数相(本実施形態では3相)のステータコイル8(オープン巻線)を有するオープン巻線型の回転電機である。ステータコイル8の両端には、それぞれ独立して制御されて直流と複数相(ここでは3相)の交流との間で電力を変換するインバータ10が1つずつ接続されている。つまり、ステータコイル8の一端側には第1インバータ11(INV1)が接続され、ステータコイル8の他端側には第2インバータ12(INV2)が接続されている。以下、第1インバータ11と第2インバータ12とを区別する必要がない場合には単にインバータ10と称して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a rotary electric machine control device for driving and controlling a rotary electric machine having a plurality of phases of open windings independent of each other via two inverters will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram of a rotary electric machine drive system including a rotary electric machine control device 1 (MG-CTRL). The rotary electric machine 80 is a driving force source for wheels in a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. The rotary electric machine 80 is an open winding type rotary electric machine having a plurality of phases (three phases in this embodiment) of stator coils 8 (open windings) that are independent of each other. One inverter 10 is connected to both ends of the stator coil 8 to convert electric power between direct current and alternating current having a plurality of phases (here, three phases), which are independently controlled. That is, the first inverter 11 (INV1) is connected to one end side of the stator coil 8, and the second inverter 12 (INV2) is connected to the other end side of the stator coil 8. Hereinafter, when it is not necessary to distinguish between the first inverter 11 and the second inverter 12, it will be simply referred to as an inverter 10.

インバータ10は、複数のスイッチング素子3を有して構成される。スイッチング素子3には、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が用いられる。図1には、スイッチング素子3としてIGBTが用いられる形態を例示している。本実施形態では、第1インバータ11と第2インバータ12とは、同じ種類のスイッチング素子3を用いた同じ回路構成のインバータ10である。 The inverter 10 includes a plurality of switching elements 3. An IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is used for the switching element 3. FIG. 1 illustrates a mode in which an IGBT is used as the switching element 3. In the present embodiment, the first inverter 11 and the second inverter 12 are inverters 10 having the same circuit configuration using the same type of switching element 3.

2つのインバータ10は、それぞれ交流1相分のアーム3Aが上段側スイッチング素子3Hと下段側スイッチング素子3Lとの直列回路により構成されている。各スイッチング素子3には、負極FGから正極Pへ向かう方向(下段側から上段側へ向かう方向)を順方向として、並列にフリーホイールダイオード35が備えられている。尚、複数相のアーム3Aにおいて、上段側スイッチング素子3Hを含む側を上段側アームと称し、下段側スイッチング素子3Lを含む側を下段側アームと称する。 In each of the two inverters 10, the arm 3A for one AC phase is composed of a series circuit of the upper switching element 3H and the lower switching element 3L. Each switching element 3 is provided with a freewheel diode 35 in parallel with the direction from the negative electrode FG toward the positive electrode P (the direction from the lower side to the upper side) as the forward direction. In the multi-phase arm 3A, the side including the upper switching element 3H is referred to as an upper arm, and the side including the lower switching element 3L is referred to as a lower arm.

また、本実施形態では、2つのインバータ10はそれぞれ独立した直流電源6に接続されている。つまり第1インバータ11の負極FGである第1フローティンググラウンドFG1と第2インバータ12の負極FGである第2フローティンググラウンドFG2とは、互いに独立している。また、インバータ10と直流電源6との間には、それぞれ直流電圧を平滑化する直流リンクコンデンサ4(平滑コンデンサ)が備えられている。 Further, in the present embodiment, the two inverters 10 are connected to independent DC power supplies 6. That is, the first floating ground FG1 which is the negative electrode FG of the first inverter 11 and the second floating ground FG2 which is the negative electrode FG of the second inverter 12 are independent of each other. Further, a DC link capacitor 4 (smoothing capacitor) for smoothing the DC voltage is provided between the inverter 10 and the DC power supply 6.

具体的には、交流1相分のアーム3Aが第1上段側スイッチング素子31Hと第1下段側スイッチング素子31Lとの直列回路により構成された第1インバータ11は、直流側に第1直流リンクコンデンサ41(第1平滑コンデンサ)が接続されると共に、直流側が第1直流電源61に接続され、交流側が複数相のステータコイル8の一端側に接続されて、直流と複数相の交流との間で電力を変換する。交流1相分のアーム3Aが第2上段側スイッチング素子32Hと第2下段側スイッチング素子32Lとの直列回路により構成された第2インバータ12は、直流側に第2直流リンクコンデンサ42(第2平滑コンデンサ)が接続されると共に、直流側が第2直流電源62に接続され、交流側が複数相のステータコイル8の他端側に接続されて、直流と複数相の交流との間で電力を変換する。 Specifically, the first inverter 11 in which the arm 3A for one AC phase is composed of a series circuit of the first upper stage side switching element 31H and the first lower stage side switching element 31L is a first DC link capacitor on the DC side. 41 (first smoothing capacitor) is connected, the DC side is connected to the first DC power supply 61, and the AC side is connected to one end side of the multi-phase stator coil 8 between the DC and the multi-phase AC. Convert power. The second inverter 12 in which the arm 3A for one AC phase is composed of a series circuit of the second upper stage side switching element 32H and the second lower stage side switching element 32L has a second DC link capacitor 42 (second smoothing) on the DC side. A capacitor) is connected, the DC side is connected to the second DC power supply 62, and the AC side is connected to the other end side of the multi-phase stator coil 8 to convert power between the DC and the multi-phase AC. ..

本実施形態では、第1直流電源61及び第2直流電源62は、電圧などの定格が同等の直流電源であり、第1直流リンクコンデンサ41及び第2直流リンクコンデンサも、容量などの定格が同等のコンデンサである。直流電源6の定格電圧は、48ボルトから400ボルト程度である。直流電源6は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池(バッテリ)や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子により構成されている。回転電機80は、電動機としても発電機としても機能することができる。回転電機80は、インバータ10を介して直流電源6からの電力を動力に変換する(力行)。或いは、回転電機80は、車輪等から伝達される回転駆動力を電力に変換し、インバータ10を介して直流電源6を充電する(回生)。 In the present embodiment, the first DC power supply 61 and the second DC power supply 62 are DC power supplies having the same rating such as voltage, and the first DC link capacitor 41 and the second DC link capacitor also have the same rating such as capacity. It is a capacitor of. The rated voltage of the DC power supply 6 is about 48 to 400 volts. The DC power supply 6 is composed of, for example, a secondary battery (battery) such as a nickel hydrogen battery or a lithium ion battery, or a power storage element such as an electric double layer capacitor. The rotary electric machine 80 can function as both an electric machine and a generator. The rotary electric machine 80 converts the electric power from the DC power source 6 into power via the inverter 10 (power running). Alternatively, the rotary electric machine 80 converts the rotational driving force transmitted from the wheels or the like into electric power, and charges the DC power supply 6 via the inverter 10 (regeneration).

図1に示すように、インバータ10は、回転電機制御装置1により制御される。回転電機制御装置1は、第1インバータ11と第2インバータ12とのそれぞれを、互いに独立した制御方式で制御可能である(制御方式の詳細については後述する)。回転電機制御装置1は、マイクロコンピュータ等の論理回路を中核部材として構築されている。例えば、回転電機制御装置1は、不図示の車両制御装置等の他の制御装置等から提供される回転電機80の目標トルク(トルク指令)に基づいて、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、インバータ10を介して回転電機80を制御する。 As shown in FIG. 1, the inverter 10 is controlled by the rotary electric machine control device 1. The rotary electric machine control device 1 can control each of the first inverter 11 and the second inverter 12 by a control method independent of each other (details of the control method will be described later). The rotary electric machine control device 1 is constructed with a logic circuit such as a microcomputer as a core member. For example, the rotary electric machine control device 1 performs current feedback control using a vector control method based on a target torque (torque command) of the rotary electric machine 80 provided from another control device such as a vehicle control device (not shown). Then, the rotary electric machine 80 is controlled via the inverter 10.

回転電機80の各相のステータコイル8を流れる実電流は電流センサ15により検出され、回転電機80のロータの各時点での磁極位置は、レゾルバなどの回転センサ13により検出される。回転電機制御装置1は、電流センサ15及び回転センサ13の検出結果を用いて、電流フィードバック制御を実行する。回転電機制御装置1は、電流フィードバック制御のために種々の機能部を有して構成されており、各機能部は、マイクロコンピュータ等のハードウエアとソフトウエア(プログラム)との協働により実現される。 The actual current flowing through the stator coil 8 of each phase of the rotary electric machine 80 is detected by the current sensor 15, and the magnetic pole position of the rotor of the rotary electric machine 80 at each time point is detected by the rotation sensor 13 such as a resolver. The rotary electric machine control device 1 executes current feedback control using the detection results of the current sensor 15 and the rotary sensor 13. The rotary electric machine control device 1 is configured to have various functional parts for current feedback control, and each functional part is realized by the cooperation of hardware such as a microcomputer and software (program). To.

図2のブロック図は、回転電機制御装置1の一部の機能部を簡易的に示している。ベクトル制御法では、回転電機80に流れる実電流(U相電流Iu,V相電流Iv,W相電流Iw)を、回転電機80のロータに配置された永久磁石が発生する磁界(磁束)の方向であるd軸と、d軸に直交する方向(磁界の向きに対して電気角でπ/2進んだ方向)のq軸とのベクトル成分(d軸電流Id,q軸電流Iq)に座標変換してフィードバック制御を行う。回転電機制御装置1は、回転センサ13の検出結果(θ:磁極位置、電気角)に基づいて、3相2相座標変換部55で座標変換を行う。 The block diagram of FIG. 2 simply shows a part of the functional parts of the rotary electric machine control device 1. In the vector control method, the actual current (U-phase current Iu, V-phase current Iv, W-phase current Iw) flowing through the rotary electric machine 80 is the direction of the magnetic field (magnetic flux) generated by the permanent magnet arranged in the rotor of the rotary electric machine 80. Coordinate conversion to vector components (d-axis current Id, q-axis current Iq) of the d-axis and the q-axis in the direction orthogonal to the d-axis (direction advanced by π / 2 in electrical angle with respect to the direction of the magnetic field). And feedback control is performed. The rotary electric machine control device 1 performs coordinate conversion by the three-phase two-phase coordinate conversion unit 55 based on the detection result (θ: magnetic pole position, electric angle) of the rotation sensor 13.

電流フィードバック制御部5(FB)は、dq軸直交ベクトル座標系において、回転電機80のトルク指令に基づく電流指令(d軸電流指令Id,q軸電流指令Iq)と、実電流(d軸電流Id,q軸電流Iq)との偏差に基づいて回転電機80をフィードバック制御して、電圧指令(d軸電圧指令Vd,q軸電圧指令Vq)を演算する。回転電機80は、第1インバータ11と第2インバータ12との2つのインバータ10を介して駆動される。このため、d軸電圧指令Vd及びq軸電圧指令Vqは、それぞれ分配部53(DIV)において、第1インバータ11用の第1d軸電圧指令Vd1及び第1q軸電圧指令Vq1、第2インバータ12用の第2d軸電圧指令Vd2及び第2q軸電圧指令Vq2に分配される。 The current feedback control unit 5 (FB) has a current command (d-axis current command Id * , q-axis current command Iq * ) based on the torque command of the rotary electric machine 80 and an actual current (d-axis) in the dq-axis orthogonal vector coordinate system. The rotary electric machine 80 is feedback-controlled based on the deviation from the current Id and the q-axis current Iq) to calculate the voltage command (d-axis voltage command Vd * , q-axis voltage command Vq *). The rotary electric machine 80 is driven via two inverters 10 of a first inverter 11 and a second inverter 12. Therefore, the d-axis voltage command Vd * and the q-axis voltage command Vq * are the first d-axis voltage command Vd1 * and the first q-axis voltage command Vq1 * for the first inverter 11 in the distribution unit 53 (DIV), respectively. 2 It is distributed to the second d-axis voltage command Vd2 * and the second q-axis voltage command Vq2 * for the inverter 12.

上述したように、回転電機制御装置1は、第1インバータ11と第2インバータ12とのそれぞれを、互いに独立した制御方式で制御可能であり、3相電圧指令演算部73及び変調部74(MOD)を備えた電圧制御部7を2つ備えている。即ち、回転電機制御装置1は、第1インバータ11のU相、V相、W相それぞれのスイッチング制御信号(Su1,Sv1,Sw1)を生成する第1電圧制御部71と、第2インバータ12のU相、V相、W相それぞれのスイッチング制御信号(Su2,Sv2,Sw2)を生成する第2電圧制御部72とを備えている。詳細は、図6〜図7等を参照して後述するが、第1インバータ11の電圧指令(Vu1**,Vv1**、Vw1**)と、第2インバータ12の電圧指令(Vu2**,Vv2**、Vw2**)との位相は“π”異なっている。このため、第2電圧制御部72には、回転センサ13の検出結果(θ)から“π”を減算した値が入力されている。 As described above, the rotary electric machine control device 1 can control each of the first inverter 11 and the second inverter 12 by a control method independent of each other, and has a three-phase voltage command calculation unit 73 and a modulation unit 74 (MOD). ) Is provided with two voltage control units 7. That is, the rotary electric machine control device 1 has a first voltage control unit 71 that generates switching control signals (Su1, Sv1, Sw1) for each of the U phase, V phase, and W phase of the first inverter 11, and the second inverter 12. It includes a second voltage control unit 72 that generates switching control signals (Su2, Sv2, Sw2) for each of the U phase, V phase, and W phase. Details will be described later with reference to FIGS. 6 to 7, but the voltage command of the first inverter 11 (Vu1 ** , Vv1 ** , Vw1 ** ) and the voltage command of the second inverter 12 (Vu2 **). , Vv2 ** , Vw2 ** ) are out of phase by "π". Therefore, a value obtained by subtracting “π” from the detection result (θ) of the rotation sensor 13 is input to the second voltage control unit 72.

尚、後述するように、変調方式には、回転電機80の回転に同期した同期変調と、回転電機80の回転とは独立した非同期変調とがある。一般的に、同期変調によるスイッチング制御信号の生成ブロック(ソフトウェアの場合は生成フロー)と、非同期変調によるスイッチング制御信号の生成ブロックとは異なっている。上述した電圧制御部7は、電圧指令と、回転電機80の回転に同期しないキャリアとに基づいてスイッチング制御信号を生成するものであるが、本実施形態では、説明を簡略化するために、同期変調によるスイッチング制御信号(例えば後述する矩形波制御の場合のスイッチング制御信号)も電圧制御部7にて生成されるものとして説明する。 As will be described later, the modulation method includes synchronous modulation synchronized with the rotation of the rotary electric machine 80 and asynchronous modulation independent of the rotation of the rotary electric machine 80. Generally, the block for generating a switching control signal by synchronous modulation (in the case of software, the generation flow) is different from the block for generating a switching control signal by asynchronous modulation. The voltage control unit 7 described above generates a switching control signal based on a voltage command and a carrier that is not synchronized with the rotation of the rotary electric machine 80. However, in the present embodiment, in order to simplify the description, synchronization is performed. The switching control signal by modulation (for example, the switching control signal in the case of the rectangular wave control described later) will also be described as being generated by the voltage control unit 7.

尚、インバータ10のそれぞれのアーム3Aは、上述したように、上段側スイッチング素子3Hと下段側スイッチング素子3Lとの直列回路により構成されている。図2では、区別していないが、各相のスイッチング制御信号は、上段用スイッチング制御信号と、下段用スイッチング制御信号との2種類として出力される。例えば、第1インバータ11のU相をスイッチング制御する第1U相スイッチング制御信号Su1は、末尾に“+”を付した第1U相上段側スイッチング制御信号Su1+と、末尾に“−”を付した第1U相下段側スイッチング制御信号Su1−との2つの信号として出力される。尚、それぞれのアーム3Aを構成する上段側スイッチング素子3Hと下段側スイッチング素子3Lとが同時にオン状態となると当該アーム3Aが短絡状態となる。これを防ぐために、それぞれのアーム3Aに対する上段側スイッチング制御信号と、下段側スイッチング制御信号とが共に非有効状態となるデッドタイムが設けられている。このデッドタイムも、電圧制御部7において付加される。 As described above, each arm 3A of the inverter 10 is composed of a series circuit of the upper switching element 3H and the lower switching element 3L. Although not distinguished in FIG. 2, the switching control signal of each phase is output as two types, an upper stage switching control signal and a lower stage switching control signal. For example, the first U-phase switching control signal Su1 that switches and controls the U-phase of the first inverter 11 is a first U-phase upper stage switching control signal Su1 + having a “+” at the end and a “−” at the end. It is output as two signals with the 1U phase lower switching control signal Su1-. When the upper switching element 3H and the lower switching element 3L constituting each arm 3A are turned on at the same time, the arm 3A is short-circuited. In order to prevent this, a dead time is provided in which both the upper switching control signal and the lower switching control signal for each arm 3A are in an ineffective state. This dead time is also added in the voltage control unit 7.

図1に示すように、インバータ10を構成する各スイッチング素子3の制御端子(IGBTやFETの場合はゲート端子)は、ドライブ回路2(DRV)を介して回転電機制御装置1に接続されており、それぞれ個別にスイッチング制御される。インバータ10などの回転電機80を駆動するための高圧系回路(直流電源6に接続された系統)と、マイクロコンピュータなどを中核とする回転電機制御装置1などの低圧系回路(3.3ボルトから5ボルト程度の動作電圧の系統)とは、動作電圧(回路の電源電圧)が大きく異なる。ドライブ回路2は、各スイッチング素子3に対する駆動信号(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など、後段の回路を動作させる能力)をそれぞれ高めて中継する。第1ドライブ回路21は第1インバータ11にスイッチング制御信号を中継し、第2ドライブ回路22は第2インバータ12にスイッチング制御信号を中継する。 As shown in FIG. 1, the control terminals (gate terminals in the case of IGBTs and FETs) of each switching element 3 constituting the inverter 10 are connected to the rotary electric machine control device 1 via the drive circuit 2 (DRV). , Each is individually switched and controlled. A high-voltage circuit (system connected to the DC power supply 6) for driving the rotary electric machine 80 such as the inverter 10 and a low-voltage circuit (from 3.3 volts) such as the rotary electric machine control device 1 centered on a microcomputer or the like. The operating voltage (power supply voltage of the circuit) is significantly different from the operating voltage system of about 5 volts. The drive circuit 2 relays by increasing the drive capability of the drive signal (switching control signal) for each switching element 3 (the ability to operate a subsequent circuit such as voltage amplitude and output current). The first drive circuit 21 relays the switching control signal to the first inverter 11, and the second drive circuit 22 relays the switching control signal to the second inverter 12.

尚、インバータ10には、インバータ10の異常、例えば、スイッチング素子の温度や、過電流発生の有無等を検出する回路が備えられており、当該情報はドライブ回路2を介して回転電機制御装置1に提供される。これらの情報は、特定のスイッチング素子3を特定していなくてもよく、例えば第1インバータ11における異常、第2インバータ12における異常を検出可能な程度でよい。 The inverter 10 is provided with a circuit for detecting an abnormality of the inverter 10, for example, the temperature of the switching element, the presence or absence of overcurrent generation, etc., and the information is transmitted to the rotary electric machine control device 1 via the drive circuit 2. Provided to. These pieces of information do not have to specify the specific switching element 3, and may be such that, for example, an abnormality in the first inverter 11 and an abnormality in the second inverter 12 can be detected.

回転電機制御装置1は、第1インバータ11及び第2インバータ12を構成するスイッチング素子3のスイッチングパターンの形態(電圧波形制御の形態)として、例えば電気角の一周期においてパターンの異なる複数のパルスが出力されるパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)制御と、電気角の一周期において1つのパルスが出力される矩形波制御(1パルス制御(1-Pulse))との2つを実行することができる。即ち、回転電機制御装置1は、第1インバータ11及び第2インバータ12の制御方式として、パルス幅変調制御と、矩形波制御とを実行することができる。尚、上述したように、回転電機制御装置1は、第1インバータ11と第2インバータ12とのそれぞれを、互いに独立した制御方式で制御可能である。 In the rotary electric machine control device 1, as a form of a switching pattern (a form of voltage waveform control) of the switching element 3 constituting the first inverter 11 and the second inverter 12, for example, a plurality of pulses having different patterns in one cycle of the electric angle are generated. Performing two operations: pulse width modulation (PWM) control and square wave control (1 pulse control (1-Pulse)) in which one pulse is output in one cycle of the electric angle. Can be done. That is, the rotary electric machine control device 1 can execute pulse width modulation control and square wave control as control methods for the first inverter 11 and the second inverter 12. As described above, the rotary electric machine control device 1 can control each of the first inverter 11 and the second inverter 12 by a control method independent of each other.

また、パルス幅変調には、正弦波パルス幅変調(SPWM : Sinusoidal PWM)や空間ベクトルパルス幅変調(SVPWM : Space Vector PWM)などの連続パルス幅変調(CPWM:Continuous PWM)や、不連続パルス幅変調(DPWM:Discontinuous PWM)などの方式がある。従って、回転電機制御装置1が実行可能なパルス幅変調制御には、制御方式として、連続パルス幅変調制御と、不連続パルス幅変調とが含まれる。 In addition, pulse width modulation includes continuous pulse width modulation (CPWM: Continuous PWM) such as sinusoidal pulse width modulation (SPWM: Sinusoidal PWM) and space vector pulse width modulation (SVPWM: Space Vector PWM), and discontinuous pulse width. There are methods such as modulation (DPWM: Discontinuous PWM). Therefore, the pulse width modulation control that can be executed by the rotary electric machine control device 1 includes continuous pulse width modulation control and discontinuous pulse width modulation as control methods.

連続パルス幅変調は、複数相のアーム3Aの全てについて連続的にパルス幅変調を行う変調方式であり、不連続パルス幅変調は、複数相の一部のアーム3Aについてスイッチング素子をオン状態又はオフ状態に固定する期間を含んでパルス幅変調を行う変調方式である。具体的には、不連続パルス幅変調では、例えば3相の交流電力の内の1相に対応するインバータのスイッチング制御信号の信号レベルを順次固定して、他の2相に対応するスイッチング制御信号の信号レベルを変動させる。連続パルス幅変調では、このように何れかの相に対応するスイッチング制御信号が固定されることなく、全ての相が変調される。これらの変調方式は、回転電機80に求められる回転速度やトルクなどの動作条件、そして、その動作条件を満足するために必要な変調率(直流電圧に対する3相交流の線間電圧の実効値の割合)に応じて決定される。 Continuous pulse width modulation is a modulation method that continuously performs pulse width modulation for all of the multi-phase arms 3A, and discontinuous pulse width modulation is a switching element turned on or off for some of the multi-phase arms 3A. This is a modulation method in which pulse width modulation is performed including a period of fixing to a state. Specifically, in discontinuous pulse width modulation, for example, the signal level of the switching control signal of the inverter corresponding to one phase of the three-phase AC power is sequentially fixed, and the switching control signal corresponding to the other two phases is fixed. The signal level of is fluctuated. In continuous pulse width modulation, all phases are modulated without fixing the switching control signal corresponding to any phase in this way. These modulation methods are the operating conditions such as the rotational speed and torque required for the rotary electric machine 80, and the modulation factor required to satisfy the operating conditions (the effective value of the three-phase AC line voltage with respect to the DC voltage). It is decided according to the ratio).

パルス幅変調では、電圧指令としての交流波形の振幅と三角波(鋸波を含む)状のキャリア(CA)の波形の振幅との大小関係に基づいてパルスが生成される(図7等参照。)。キャリアとの比較によらずにデジタル演算により直接PWM波形を生成する場合もあるが、その場合でも、指令値としての交流波形の振幅と仮想的なキャリア波形の振幅とは相関関係を有する。 In pulse width modulation, a pulse is generated based on the magnitude relationship between the amplitude of the AC waveform as a voltage command and the amplitude of the waveform of a triangular carrier (CA) like a triangular wave (including a sawtooth wave) (see FIG. 7 and the like). .. In some cases, the PWM waveform is directly generated by digital calculation without comparison with the carrier, but even in that case, the amplitude of the AC waveform as a command value and the amplitude of the virtual carrier waveform have a correlation.

デジタル演算によるパルス幅変調において、キャリアは例えばマイクロコンピュータの演算周期や電子回路の動作周期など、回転電機制御装置1の制御周期に応じて定まる。つまり、複数相の交流電力が交流の回転電機80の駆動に利用される場合であっても、キャリアは回転電機80の回転速度や回転角度(電気角)には拘束されない周期(同期しない周期)を有している。従って、キャリアも、キャリアに基づいて生成される各パルスも、回転電機80の回転には同期していない。従って、正弦波パルス幅変調、空間ベクトルパルス幅変調などの変調方式は、非同期変調(asynchronous modulation)と称される場合がある。これに対して、回転電機80の回転に同期してパルスが生成される変調方式は、同期変調(synchronous modulation)と称される。例えば矩形波制御(矩形波変調)では、回転電機80の電気角1周期に付き1つのパルスが出力されるため、矩形波変調は同期変調である。 In pulse width modulation by digital calculation, the carrier is determined according to the control cycle of the rotary electric machine control device 1, such as the calculation cycle of a microcomputer or the operation cycle of an electronic circuit. That is, even when a plurality of phases of AC power are used to drive the AC rotary electric machine 80, the carrier is not constrained by the rotation speed or rotation angle (electrical angle) of the rotary electric machine 80 (period not synchronized). have. Therefore, neither the carrier nor each pulse generated based on the carrier is synchronized with the rotation of the rotary electric machine 80. Therefore, modulation methods such as sinusoidal pulse width modulation and space vector pulse width modulation may be referred to as asynchronous modulation. On the other hand, a modulation method in which a pulse is generated in synchronization with the rotation of the rotary electric machine 80 is called synchronous modulation. For example, in the square wave control (square wave modulation), one pulse is output for each electric angle cycle of the rotary electric machine 80, so that the square wave modulation is synchronous modulation.

上述したように、直流電圧から交流電圧への変換率を示す指標として、直流電圧に対する複数相の交流電圧の線間電圧の実効値の割合を示す変調率がある。一般的に、正弦波パルス幅変調の最大変調率は約0.61(≒0.612)、空間ベクトルパルス幅変調制御の最大変調率は約0.71(≒0.707)である。約0.71を越える変調率を有する変調方式は、通常よりも変調率を高くした変調方式として、“過変調パルス幅変調”と称される。“過変調パルス幅変調”の最大変調率は、約0.78である。この0.78は、直流から交流への電力変換における物理的(数学的)な限界値である。過変調パルス幅変調において、変調率が0.78に達すると、電気角の1周期において1つのパルスが出力される矩形波変調(1パルス変調)となる。矩形波変調では、変調率は物理的な限界値である約0.78に固定されることになる。尚、ここで例示した変調率の値は、デッドタイムを考慮していない物理的(数学的)な値である。 As described above, as an index showing the conversion rate from the DC voltage to the AC voltage, there is a modulation factor showing the ratio of the effective value of the line voltage of the multi-phase AC voltage to the DC voltage. Generally, the maximum modulation factor of sinusoidal pulse width modulation is about 0.61 (≈0.612), and the maximum modulation factor of space vector pulse width modulation control is about 0.71 (≈0.707). A modulation method having a modulation factor of more than about 0.71 is called "overmodulation pulse width modulation" as a modulation method having a modulation factor higher than usual. The maximum modulation factor of "overmodulation pulse width modulation" is about 0.78. This 0.78 is a physical (mathematical) limit value in power conversion from direct current to alternating current. In the overmodulation pulse width modulation, when the modulation factor reaches 0.78, it becomes a square wave modulation (1 pulse modulation) in which one pulse is output in one cycle of the electric angle. In square wave modulation, the modulation factor is fixed at the physical limit of about 0.78. The value of the modulation factor illustrated here is a physical (mathematical) value that does not consider the dead time.

変調率が0.78未満の過変調パルス幅変調は、同期変調方式、非同期変調方式の何れの原理を用いても実現することができる。過変調パルス幅変調の代表的な変調方式は、不連続パルス幅変調である。不連続パルス幅変調は、同期変調方式、非同期変調方式の何れの原理を用いても実現することができる。例えば、同期変調方式を用いる場合、矩形波変調では、電気角の1周期において1つのパルスが出力されるが、不連続パルス幅変調では、電気角の1周期において複数のパルスが出力される。電気角の1周期に複数のパルスが存在すると、パルスの有効期間がその分減少するため、変調率は低下する。従って、約0.78に固定された変調率に限らず、0.78未満の任意の変調率を同期変調方式によって実現することができる。例えば、電気角の1周期において、9パルスを出力する9パルス変調(9-Pulses)、5パルスを出力する5パルス変調(5-Pulses)などの複数パルス変調(Multi-Pulses)とすることも可能である。 The overmodulation pulse width modulation having a modulation factor of less than 0.78 can be realized by using any principle of the synchronous modulation method and the asynchronous modulation method. A typical modulation method for overmodulated pulse width modulation is discontinuous pulse width modulation. Discontinuous pulse width modulation can be realized by using either a synchronous modulation method or an asynchronous modulation method. For example, when the synchronous modulation method is used, in the square wave modulation, one pulse is output in one cycle of the electric angle, but in the discontinuous pulse width modulation, a plurality of pulses are output in one cycle of the electric angle. When a plurality of pulses are present in one cycle of the electric angle, the effective period of the pulses is reduced by that amount, so that the modulation factor is lowered. Therefore, not only the modulation factor fixed to about 0.78 but also any modulation factor less than 0.78 can be realized by the synchronous modulation method. For example, multi-pulse modulation (Multi-Pulses) such as 9-pulse modulation (9-Pulses) that outputs 9 pulses and 5-pulse modulation (5-Pulses) that outputs 5 pulses in one cycle of the electrical angle may be used. It is possible.

また、回転電機制御装置1は、インバータ10や回転電機80に異常が検出されたような場合のフェールセーフ制御として、シャットダウン制御(SDN)やアクティブショートサーキット制御(ASC)を実行することができる。シャットダウン制御は、インバータ10を構成する全てのスイッチング素子3へのスイッチング制御信号を非アクティブ状態にしてインバータ10をオフ状態にする制御である。アクティブショートサーキット制御は、複数相全てのアーム3Aの上段側スイッチング素子3H或いは複数相全てのアーム3Aの下段側スイッチング素子3Lの何れか一方側をオン状態とし、他方側をオフ状態とする制御である。尚、複数相全てのアーム3Aの上段側スイッチング素子3Hをオン状態とし、複数相全てのアーム3Aの下段側スイッチング素子3Lをオフ状態とする場合を上段側アクティブショートサーキット制御(ASC-H)と称する。また、複数相全てのアーム3Aの下段側スイッチング素子3Lをオン状態とし、複数相全てのアーム3Aの上段側スイッチング素子3Hをオフ状態とする場合を下段側アクティブショートサーキット制御(ASC-L)と称する。 Further, the rotary electric machine control device 1 can execute shutdown control (SDN) or active short circuit control (ASC) as fail-safe control when an abnormality is detected in the inverter 10 or the rotary electric machine 80. The shutdown control is a control in which the switching control signals to all the switching elements 3 constituting the inverter 10 are inactive and the inverter 10 is turned off. Active short circuit control is a control in which either one of the upper switching element 3H of all the arms 3A of multiple phases or the lower switching element 3L of all the arms 3A of multiple phases is turned on and the other side is turned off. be. The case where the upper switching element 3H of all the arms 3A of the plurality of phases is turned on and the lower switching element 3L of all the arms 3A of the plurality of phases is turned off is called the upper active short circuit control (ASC-H). Refer to. Further, the case where the lower switching element 3L of all the arms 3A of the plurality of phases is turned on and the upper switching element 3H of all the arms 3A of the plurality of phases is turned off is called the lower active short circuit control (ASC-L). Refer to.

本実施形態のように、ステータコイル8の両端にそれぞれインバータ10が接続されている場合、一方のインバータ10をアクティブショートサーキット制御によって短絡させると、複数相のステータコイル8が当該一方のインバータ10において短絡される。つまり、当該一方のインバータ10が中性点となって、ステータコイル8がY型結線されることになる。このため、回転電機制御装置1は、2つのインバータ10を介してオープン巻線型の回転電機80を制御する形態と、1つのインバータ10(アクティブショートサーキット制御されていない側のインバータ10)を介してY型結線の回転電機80を制御する形態とを実現することができる。 When the inverters 10 are connected to both ends of the stator coil 8 as in the present embodiment, when one of the inverters 10 is short-circuited by active short circuit control, the plurality of phases of the stator coil 8 are connected to the one inverter 10. It is short-circuited. That is, one of the inverters 10 becomes a neutral point, and the stator coil 8 is connected in a Y shape. Therefore, the rotary electric machine control device 1 controls the open winding type rotary electric machine 80 via two inverters 10 and one inverter 10 (inverter 10 on the side not controlled by the active short circuit). It is possible to realize a form in which the rotary electric machine 80 of the Y-type connection is controlled.

図3は、回転電機80のdq軸ベクトル座標系での1つの動作点におけるベクトル図を例示している。図中、“V1”は第1インバータ11による電圧を示す第1電圧ベクトル、“V2”は第2インバータ12による電圧を示す第2電圧ベクトルを示す。2つのインバータ10を介してオープン巻線であるステータコイル8に現れる電圧は、第1電圧ベクトルV1と第2電圧ベクトルV2との差“V1−V2”に相当する。図中の“Va”は、ステータコイル8に現れる合成電圧ベクトルを示している。また、“Ia”は、回転電機80のステータコイル8を流れる電流を示している。図3に示すように、第1電圧ベクトルV1と第2電圧ベクトルV2とのベクトルの向きが180度異なるように、第1インバータ11及び第2インバータ12が制御されると、合成電圧ベクトルVaは、第1電圧ベクトルV1の向きに第2電圧ベクトルV2の大きさを加算したベクトルとなる。 FIG. 3 illustrates a vector diagram at one operating point in the dq-axis vector coordinate system of the rotary electric machine 80. In the figure, “V1” indicates a first voltage vector indicating the voltage generated by the first inverter 11, and “V2” indicates a second voltage vector indicating the voltage generated by the second inverter 12. The voltage appearing in the stator coil 8 which is an open winding through the two inverters 10 corresponds to the difference “V1-V2” between the first voltage vector V1 and the second voltage vector V2. “Va” in the figure indicates a combined voltage vector appearing in the stator coil 8. Further, "Ia" indicates a current flowing through the stator coil 8 of the rotary electric machine 80. As shown in FIG. 3, when the first inverter 11 and the second inverter 12 are controlled so that the directions of the vectors of the first voltage vector V1 and the second voltage vector V2 differ by 180 degrees, the combined voltage vector Va becomes. , The magnitude of the second voltage vector V2 is added to the direction of the first voltage vector V1.

本実施形態では、回転電機80の動作条件に応じた複数の制御領域R(図4参照)が設定され、回転電機制御装置1は、それぞれの制御領域Rに応じた制御方式でインバータ10を制御している。図4は、回転電機80の回転速度とトルクとの関係の一例を示している。例えば、図4に示すように、回転電機80の制御領域Rとして、第1速度域VR1と、同じトルクにおける回転電機80の回転速度が第1速度域VR1よりも高い第2速度域VR2と、同じトルクにおける回転電機80の回転速度が第2速度域VR2よりも高い第3速度域VR3とが設定される。 In the present embodiment, a plurality of control areas R (see FIG. 4) are set according to the operating conditions of the rotary electric machine 80, and the rotary electric machine control device 1 controls the inverter 10 by a control method according to each control area R. is doing. FIG. 4 shows an example of the relationship between the rotational speed and the torque of the rotary electric machine 80. For example, as shown in FIG. 4, as the control region R of the rotary electric machine 80, a first speed range VR1 and a second speed range VR2 in which the rotation speed of the rotary electric machine 80 at the same torque is higher than that of the first speed range VR1. A third speed range VR3 is set in which the rotation speed of the rotary electric machine 80 at the same torque is higher than that of the second speed range VR2.

上述したように、回転電機制御装置1は、第1インバータ11と第2インバータ12とのそれぞれを、スイッチングパターンが異なる複数の制御方式により制御可能である。制御方式には、電気角の一周期においてパターンの異なる複数のパルスが出力されるパルス幅変調制御(PWM)と、電気角(全周期)の1/2周期(半周期)である第1期間T1(図5等参照)においてパターンの異なる複数のパルスを出力し、残りの1/2周期(半周期)である第2期間T2(図5等参照)において非有効状態が継続するように制御する混合パルス幅変調制御(MX-PWM)とが含まれる(図5〜図8を参照して後述する)。回転電機制御装置1は、第1速度域VR1及び第2速度域VR2において、第1インバータ11及び第2インバータ12の双方のインバータを、混合パルス幅変調制御により制御する。 As described above, the rotary electric machine control device 1 can control each of the first inverter 11 and the second inverter 12 by a plurality of control methods having different switching patterns. The control method includes pulse width modulation control (PWM) in which multiple pulses with different patterns are output in one cycle of the electrical angle, and the first period, which is 1/2 cycle (half cycle) of the electrical angle (full cycle). Multiple pulses with different patterns are output in T1 (see FIG. 5 etc.), and the ineffective state is controlled to continue in the second period T2 (see FIG. 5 etc.) which is the remaining 1/2 cycle (half cycle). It includes mixed pulse width modulation control (MX-PWM) (described later with reference to FIGS. 5 to 8). The rotary electric machine control device 1 controls both the inverters of the first inverter 11 and the second inverter 12 by the mixed pulse width modulation control in the first speed range VR1 and the second speed range VR2.

混合パルス幅変調制御(MX-PWM)には、混合連続パルス幅変調制御(MX-CPWM)と、混合不連続パルス幅変調制御(MX-DPWM)とが含まれている。詳細は後述するが、混合連続パルス幅変調制御では、第2期間T2において非有効状態が継続するように制御すると共に第1期間T1において複数相のアーム3Aの全てについて連続的にパルス幅変調を行う(図5、図7を参照して後述する。)。同様に詳細は後述するが、混合不連続パルス幅変調制御では、第2期間T2において非有効状態が継続するように制御すると共に第1期間T1において複数相の一部のアーム3Aについてスイッチング素子3をオン状態又はオフ状態に固定する期間を含んでパルス幅変調を行う(図6、図8を参照して後述する。)。 Mixed pulse width modulation control (MX-PWM) includes mixed continuous pulse width modulation control (MX-CPWM) and mixed discontinuous pulse width modulation control (MX-DPWM). Although the details will be described later, in the mixed continuous pulse width modulation control, the ineffective state is controlled to continue in the second period T2, and the pulse width modulation is continuously performed for all of the multi-phase arms 3A in the first period T1. (It will be described later with reference to FIGS. 5 and 7). Similarly, although the details will be described later, in the mixed discontinuous pulse width modulation control, the ineffective state is controlled to continue in the second period T2, and the switching element 3 is used for a part of the arms 3A of the plurality of phases in the first period T1. The pulse width modulation is performed including a period for fixing the on state or the off state (described later with reference to FIGS. 6 and 8).

混合パルス幅変調制御では、第2期間T2においてもスイッチング制御信号が非有効状態となるので、インバータ10の損失が低減され、また、スイッチングによる高調波電流も減少して回転電機80の損失(鉄損)も低減される。つまり、混合パルス幅変調制御を実行することによって、システム損失を低減することができる。 In the mixed pulse width modulation control, since the switching control signal is ineffective even in the second period T2, the loss of the inverter 10 is reduced, and the harmonic current due to switching is also reduced, so that the loss of the rotary electric machine 80 (iron). Loss) is also reduced. That is, the system loss can be reduced by executing the mixed pulse width modulation control.

例えば、下記の表1に示すように、回転電機制御装置1は、第1速度域VR1において、第1インバータ11及び第2インバータ12の双方のインバータ10を後述する混合連続パルス幅変調制御(MX-CPWM)により制御する。また、回転電機制御装置1は、第2速度域VR2において、第1インバータ11及び第2インバータ12の双方のインバータ10を後述する混合不連続パルス幅変調制御(MX-DPWM)により制御する。また、回転電機制御装置1は、第3速度域VR3において、第1インバータ11及び第2インバータ12の双方のインバータ10を矩形波制御により制御する。表中のMi_sys、Mi_inv1、Mi_inv2については後述する。 For example, as shown in Table 1 below, the rotary electric machine control device 1 controls the mixed continuous pulse width modulation (MX) in which the inverters 10 of both the first inverter 11 and the second inverter 12 are described later in the first speed range VR1. -Control by CPWM). Further, the rotary electric machine control device 1 controls both the inverters 10 of the first inverter 11 and the second inverter 12 by the mixed discontinuous pulse width modulation control (MX-DPWM) described later in the second speed range VR2. Further, the rotary electric machine control device 1 controls both the inverters 10 of the first inverter 11 and the second inverter 12 by rectangular wave control in the third speed range VR3. Mi_sys, Mi_inv1 and Mi_inv2 in the table will be described later.

Figure 2021197889
Figure 2021197889

それぞれの制御領域Rの境界(第1速度域VR1と第2速度域VR2と第3速度域VR3との境界)は、回転電機80のトルクに応じた回転電機80の回転速度と、直流電圧に対する複数相の交流電圧の線間電圧の実効値(指令値であっても出力電圧からの換算値でもよい)の割合との少なくとも一方に応じて設定されていると好適である。 The boundary of each control region R (the boundary between the first speed range VR1 and the second speed range VR2 and the third speed range VR3) is the rotation speed of the rotary electric machine 80 according to the torque of the rotary electric machine 80 and the DC voltage. It is preferable that the setting is made according to at least one of the ratio of the effective value (either the command value or the converted value from the output voltage) of the line voltage of the multi-phase AC voltage.

回転電機80の動作条件は、図4に例示するように、しばしば回転速度とトルクとの関係で定義される。制御領域Rが、1つのパラメータである回転速度に基づいて、設定されていると良い。ここで、制御領域Rの境界を規定する回転速度を、トルクに関わらず一定に設定することも可能であるが、制御領域Rの境界を規定する回転速度が、トルクに応じて異なる値となるように設定されているとさらに好適である。このようにすることにより、回転電機80の動作条件に応じて高い効率で回転電機80を駆動制御することができる。 The operating conditions of the rotary electric machine 80 are often defined by the relationship between the rotational speed and the torque, as illustrated in FIG. It is preferable that the control region R is set based on the rotation speed, which is one parameter. Here, it is possible to set the rotation speed that defines the boundary of the control area R to be constant regardless of the torque, but the rotation speed that defines the boundary of the control area R becomes a different value depending on the torque. It is more preferable that it is set as such. By doing so, the rotary electric machine 80 can be driven and controlled with high efficiency according to the operating conditions of the rotary electric machine 80.

また、例えば、回転電機80に高い出力(速い回転速度や高いトルク)が要求される場合、電圧型のインバータでは、直流電圧を高くすることや、直流電圧が交流電圧に変換される割合を高くすることで当該要求が実現される。直流電圧が一定の場合には、直流電圧が交流電圧に変換される割合を高くすることで当該要求を実現することができる。この割合は、直流電力に対する3相交流電力の実効値の割合(電圧型のインバータの場合には、直流電圧に対する3相交流電圧の実効値の割合と等価)として示すことができる。上述したように、インバータ10を制御する制御方式には、この割合が低いものから高いものまで種々の方式が存在する。 Further, for example, when the rotary electric machine 80 is required to have a high output (fast rotation speed and high torque), in the voltage type inverter, the DC voltage is increased and the ratio of the DC voltage converted to the AC voltage is increased. By doing so, the requirement is realized. When the DC voltage is constant, the requirement can be realized by increasing the ratio of the DC voltage converted to the AC voltage. This ratio can be shown as the ratio of the effective value of the three-phase AC power to the DC power (in the case of a voltage type inverter, it is equivalent to the ratio of the effective value of the three-phase AC voltage to the DC voltage). As described above, there are various control methods for controlling the inverter 10, from those having a low ratio to those having a high ratio.

表1に示すように、制御領域Rが、回転電機80に対する要求に応じて定まる直流電力に対する3相交流電力の実効値の割合(変調率)に基づいて設定されていると、回転電機80の動作条件に応じて高い効率で回転電機80を駆動制御することができる。尚、表中において、“Vi_inv1”は第1インバータ11の変調率、“Mi_inv2”は第2インバータ12の変調率、“Mi_sys”はシステム全体の変調率を示している。 As shown in Table 1, when the control region R is set based on the ratio (modulation rate) of the effective value of the three-phase AC power to the DC power determined in response to the request for the rotary electric machine 80, the rotary electric machine 80 is set. The rotary electric machine 80 can be driven and controlled with high efficiency according to the operating conditions. In the table, "Vi_inv1" indicates the modulation factor of the first inverter 11, "Mi_inv2" indicates the modulation factor of the second inverter 12, and "Mi_sys" indicates the modulation factor of the entire system.

上記、表1には、それぞれの制御領域Rに対応する変調率を例示している。本実施形態では、第1直流電源61の端子間電圧“E1”と第2直流電源62の端子間電圧“E2”は同じである(共に電圧“E”)。第1インバータ11の交流側の実効値を“Va_inv1”、第2インバータ12の交流側の実効値を“Va_inv2”とすると、第1インバータ11の変調率“Mi_inv1”、及び第2インバータ12の変調率“Mi_inv2”は下記式(1)、(2)のようになる。また、システム全体の変調率“Mi_sys”は、下記式(3)のようになる。 Table 1 above illustrates the modulation factors corresponding to the respective control regions R. In the present embodiment, the terminal voltage "E1" of the first DC power supply 61 and the terminal voltage "E2" of the second DC power supply 62 are the same (both are voltage "E"). Assuming that the effective value on the AC side of the first inverter 11 is "Va_inv1" and the effective value on the AC side of the second inverter 12 is "Va_inv2", the modulation factor "Mi_inv1" of the first inverter 11 and the modulation of the second inverter 12 The rate "Mi_inv2" is as shown in the following equations (1) and (2). Further, the modulation factor "Mi_sys" of the entire system is as shown in the following equation (3).

Mi_inv1=Va_inv1/E1=Va_inv1/E ・・・(1)
Mi_inv2=Va_inv2/E2=Va_inv2/E ・・・(2)
Mi_sys =(Va_inv1+Va_inv2)/(E1+E2)
=(Va_inv1+Va_inv2)/2E ・・・(3)
Mi_inv1 = Va_inv1 / E1 = Va_inv1 / E ... (1)
Mi_inv2 = Va_inv2 / E2 = Va_inv2 / E ... (2)
Mi_sys = (Va_inv1 + Va_inv2) / (E1 + E2)
= (Va_inv1 + Va_inv2) / 2E ... (3)

電圧の瞬時値については、瞬時におけるベクトルを考慮する必要があるが、単純に変調率だけを考えると、式(1)〜(3)より、システム全体の変調率“Mi_sys”は、“(Mi_inv1+Mi_inv2)/2”となる。尚、表1では、定格値としてそれぞれの制御領域Rに対応する変調率を示している。このため、実際の制御に際しては、制御領域Rで制御方式が変わる場合のハンチング等を考慮して、それぞれの制御領域Rに対応する変調率に重複する範囲が含まれていてもよい。 Regarding the instantaneous value of the voltage, it is necessary to consider the vector at the moment, but considering only the modulation factor, the modulation factor "Mi_sys" of the entire system is "(Mi_inv1 + Mi_inv2) from the equations (1) to (3). ) / 2 ”. In Table 1, the modulation factors corresponding to the respective control regions R are shown as rated values. Therefore, in actual control, the modulation factor corresponding to each control area R may include an overlapping range in consideration of hunting or the like when the control method changes in the control area R.

尚、表1に示す変調率“a”や後述する表2に示す変調率“b”は、それぞれの変調方式における変調率の理論上の上限値に基づき、さらに、デッドタイムを考慮して設定される。例えば、“a”は0.5〜0.6程度、“b”は0.25〜0.3程度である。 The modulation factor "a" shown in Table 1 and the modulation factor "b" shown in Table 2 described later are set based on the theoretical upper limit of the modulation factor in each modulation method and in consideration of the dead time. Will be done. For example, "a" is about 0.5 to 0.6, and "b" is about 0.25 to 0.3.

ここで、図5〜図8を参照して、本実施形態において特徴的な混合パルス幅変調制御(MX-PWM)について、U相の電圧指令(Vu1**,Vu2**)及びU相上段側スイッチング制御信号(Su1+,Su2+)の波形例を示して説明する。尚、第2U相下段側スイッチング制御信号Su2−、及び、V相、W相については、図示を省略する。図5及び図7は混合連続パルス幅変調制御(MX-CPWM)の波形例を示し、図6及び図8は混合不連続パルス幅変調制御(MX-DPWM)の波形例を示している。 Here, with reference to FIGS. 5 to 8, regarding the mixed pulse width modulation control (MX-PWM) characteristic in the present embodiment, the U-phase voltage command (Vu1 ** , Vu2 ** ) and the U-phase upper stage An example of a waveform of a side switching control signal (Su1 +, Su2 +) will be described. The second U phase lower switching control signal Su2-, and the V phase and W phase are not shown. 5 and 7 show a waveform example of mixed continuous pulse width modulation control (MX-CPWM), and FIGS. 6 and 8 show a waveform example of mixed discontinuous pulse width modulation control (MX-DPWM).

図5及び図6には、第1インバータ11のキャリアCAである第1キャリアCA1と、第2インバータ12のキャリアCAである第2キャリアCA2と、第1インバータ11及び第2インバータ12に共通するU相電圧指令である共通U相電圧指令Vu**と、第1U相上段側スイッチング制御信号Su1+と、第2U相上段側スイッチング制御信号Su2+との一例を示している。第1U相下段側スイッチング制御信号Su1−、第2U相下段側スイッチング制御信号Su2−、及び、V相、W相については図示を省略する(他の制御方式も同様)。 5 and 6 show the first carrier CA1 which is the carrier CA of the first inverter 11, the second carrier CA2 which is the carrier CA of the second inverter 12, and the first inverter 11 and the second inverter 12. An example of the common U-phase voltage command Vu ** , which is a U-phase voltage command, the first U-phase upper stage switching control signal Su1 +, and the second U-phase upper stage switching control signal Su2 + is shown. The first U phase lower switching control signal Su1-, the second U phase lower switching control signal Su2-, and the V phase and the W phase are not shown (the same applies to other control methods).

例えば、第1キャリアCA1は“0.5<CA1<1”の間で変化し、第2キャリアCA2は“0<CA2<0.5”の間で変化し、電圧指令(V**)は、“0≦V**≦1”の間で変化可能である。キャリアCA(第1キャリアCA1及び第2キャリアVA2)と、電圧指令(V**)との比較により、電圧指令がキャリアCA以上の場合にスイッチング制御信号が“1”となり、電圧指令がキャリアCA未満の場合にスイッチング制御信号が“0”となる。キャリアCAと電圧指令(V**)との比較論理については、以下の説明においても同様である。 For example, the first carrier CA1 changes between "0.5 <CA1 <1", the second carrier CA2 changes between "0 <CA2 <0.5", and the voltage command (V ** ) is. , "0 ≤ V ** ≤ 1". By comparing the carrier CA (1st carrier CA1 and 2nd carrier VA2) with the voltage command (V ** ), when the voltage command is carrier CA or higher, the switching control signal becomes "1" and the voltage command is carrier CA. If it is less than, the switching control signal becomes "0". The comparison logic between the carrier CA and the voltage command (V ** ) is the same in the following description.

図5及び図6に示すように、第1キャリアCA1及び第2キャリアCA2の振幅は、電圧指令(V**)に許容される振幅の半分である。一般的なパルス幅変調では、キャリアCAの振幅は、電圧指令に許容される振幅と同等であり、混合パルス幅変調におけるキャリアCAはハーフキャリアと称することができる。このようなハーフキャリアを用いることにより、電気角(全周期)の1/2周期である第1期間T1(半周期)においては、このようなハーフキャリアと電圧指令(V**)とが交差するため、スイッチング制御信号としてパターンの異なる複数のパルスが出力される。残りの1/2周期である第2期間T2(半周期)においては、ハーフキャリアと電圧指令(V**)とが交差しないため、スイッチング制御信号は非有効状態が継続するように出力される。 As shown in FIGS. 5 and 6, the amplitude of the first carrier CA1 and the second carrier CA2 is half the amplitude allowed for the voltage command (V **). In general pulse width modulation, the amplitude of the carrier CA is equivalent to the amplitude allowed for the voltage command, and the carrier CA in mixed pulse width modulation can be referred to as a half carrier. By using such a half carrier, such a half carrier and a voltage command (V ** ) intersect in the first period T1 (half cycle), which is 1/2 cycle of the electric angle (full cycle). Therefore, a plurality of pulses having different patterns are output as switching control signals. In the second period T2 (half cycle), which is the remaining 1/2 cycle, the half carrier and the voltage command (V ** ) do not intersect, so the switching control signal is output so that the ineffective state continues. ..

尚、混合不連続パルス幅変調制御では、図6に示すように、第2期間T2においても、部分的に有効状態となるパルスがスイッチング制御信号として出力されている。これは、ベースとなる不連続パルス幅変調の変調率が、連続パルス幅変調に比べて大きいことに起因している。第2期間T2において有効状態となるパルスが出力されているのは、電圧指令(V**)の振幅中心近傍であり、電圧指令(V**)の変曲点付近である。図6に示すように、混合不連続パルス幅変調制御においても、第2期間T2において非有効状態は継続して出力されていると言える。また、第2期間T2をスイッチング制御信号が非有効状態の期間(1/2周期未満の期間)のみとし、1周期の中で第2期間T2以外の期間(1/2周期以上の期間)に設定すると、混合パルス幅変調を以下のように定義することもできる。混合パルス幅変調制御は、電気角の1/2周期以上である第1期間T1においてパターンの異なる複数のパルスが出力され、電気角の1周期の残りである第2期間T2において非有効状態が継続するように制御されるということもできる。 In the mixed discontinuous pulse width modulation control, as shown in FIG. 6, a pulse that is partially in an effective state is output as a switching control signal even in the second period T2. This is because the modulation factor of the base discontinuous pulse width modulation is larger than that of the continuous pulse width modulation. The pulse to be valid state in the second period T2 is output, the amplitude near the center of the voltage command (V **), which is near the inflection point of the voltage command (V **). As shown in FIG. 6, it can be said that the ineffective state is continuously output in the second period T2 even in the mixed discontinuous pulse width modulation control. Further, the second period T2 is defined as only the period in which the switching control signal is ineffective (the period less than 1/2 cycle), and the period other than the second period T2 (the period of 1/2 cycle or more) in one cycle. Once set, mixed pulse width modulation can also be defined as follows: In the mixed pulse width modulation control, a plurality of pulses having different patterns are output in the first period T1 which is 1/2 cycle or more of the electric angle, and the ineffective state is in the second period T2 which is the rest of one cycle of the electric angle. It can also be controlled to continue.

図7及び図8は、混合連続パルス幅変調制御及び混合不連続パルス幅変調制御の図5及び図6とは異なる形態を例示している。生成されるスイッチング制御信号は、同じである。図7及び図8には、第1インバータ11のキャリアCAである第1キャリアCA1と、第2インバータ12のキャリアCAである第2キャリアCA2と、第1インバータ11のU相電圧指令である第1U相電圧指令Vu1**と、第2インバータ12のU相電圧指令である第2U相電圧指令Vu2**と、第1U相上段側スイッチング制御信号Su1+と、第2U相上段側スイッチング制御信号Su2+との一例を示している。例えば、第1キャリアCA1及び第2キャリアCA2は“0.5<CA1<1”の間で変化し、電圧指令(V**)は、“0≦V**≦1”の間で変化可能である。第1キャリアCA1と第2キャリアCA2とは位相が180度(π)異なっている。また、第1U相電圧指令Vu1**と第2U相電圧指令Vu2**とも位相が180度(π)異なっている。 7 and 8 illustrate different forms of mixed continuous pulse width modulation control and mixed discontinuous pulse width modulation control from FIGS. 5 and 6. The switching control signals generated are the same. 7 and 8 show a first carrier CA1 which is a carrier CA of the first inverter 11, a second carrier CA2 which is a carrier CA of the second inverter 12, and a U-phase voltage command of the first inverter 11. 1U phase voltage command Vu1 ** , 2nd U phase voltage command Vu2 ** which is the U phase voltage command of the 2nd inverter 12, 1st U phase upper stage side switching control signal Su1 +, 2nd U phase upper stage side switching control signal Su2 + An example of is shown. For example, the first carrier CA1 and the second carrier CA2 change between "0.5 <CA1 <1", and the voltage command (V ** ) can change between "0 ≤ V ** ≤ 1". Is. The first carrier CA1 and the second carrier CA2 are 180 degrees (π) different in phase. Further, the phases of the 1st U phase voltage command Vu1 ** and the 2nd U phase voltage command Vu2 ** are 180 degrees (π) different from each other.

図7及び図8に示すように、第1キャリアCA1及び第2キャリアCA2の振幅は、電圧指令(V**)に許容される振幅の半分である。従って、図7及び図8に示す形態におけるキャリアCAもハーフキャリアである。このようなハーフキャリアを用いることにより、電気角の1/2周期(或いは1/2周期以上)である第1期間T1においては、このようなハーフキャリアと電圧指令(V**)とが交差するため、スイッチング制御信号としてパターンの異なる複数のパルスが出力される。周期の残りの期間である第2期間T2においては、ハーフキャリアと電圧指令(V**)とが交差しないため、スイッチング制御信号は非有効状態が継続するように出力される。 As shown in FIGS. 7 and 8, the amplitude of the first carrier CA1 and the second carrier CA2 is half the amplitude allowed for the voltage command (V **). Therefore, the carrier CA in the form shown in FIGS. 7 and 8 is also a half carrier. By using such a half carrier, such a half carrier and a voltage command (V ** ) intersect in the first period T1 which is 1/2 cycle (or 1/2 cycle or more) of the electric angle. Therefore, a plurality of pulses having different patterns are output as switching control signals. In the second period T2, which is the remaining period of the cycle, since the half carrier and the voltage command (V ** ) do not intersect, the switching control signal is output so that the ineffective state continues.

図5及び図6に例示した形態は、2つのハーフキャリアと1つの共通のリファレンスとしての電圧指令(V**)により変調する方式であり、ダブルハーフキャリア・シングルリファレンス方式ということができる。一方、図7及び図8に例示した形態は、2つのハーフキャリアと2つの電圧指令(V**)により変調する方式であり、ダブルハーフキャリア・ダブルリファレンス方式ということができる。 The embodiment illustrated in FIGS. 5 and 6 is a system in which modulation is performed by two half carriers and a voltage command (V ** ) as one common reference, and can be called a double half carrier / single reference system. On the other hand, the embodiment illustrated in FIGS. 7 and 8 is a system in which modulation is performed by two half carriers and two voltage commands (V ** ), and can be called a double half carrier / double reference system.

図5〜図8を参照して上述したように、混合パルス幅変調制御は、指令値(電圧指令、上記の例ではU相電圧指令(Vu**(Vu**=Vu1**=Vu2**),Vu1**,Vu2**))の変域の1/2の波高のキャリアCAであるハーフキャリア(第1キャリアCA1、第2キャリアCA2)と指令値とに基づいて複数のパルスを生成する。そして、本実施形態では、混合パルス幅変調制御の方式として、ダブルハーフキャリア・シングルリファレンス方式と、ダブルハーフキャリア・ダブルリファレンス方式との2つを例示している。 As described above with reference to FIGS. 5 to 8, the mixed pulse width modulation control is a command value (voltage command, U-phase voltage command in the above example (Vu ** (Vu ** = Vu1 ** = Vu2 *). * ), Vu1 ** , Vu2 ** )) Multiple pulses based on the half carrier (1st carrier CA1, 2nd carrier CA2), which is a carrier CA with a wave height of 1/2 of the range, and the command value. Generate. In the present embodiment, two methods, a double half carrier single reference method and a double half carrier double reference method, are exemplified as the mixed pulse width modulation control method.

ダブルハーフキャリア・シングルリファレンス方式では、図5及び図6を参照して説明したように、ハーフキャリアとして指令値(共通U相電圧指令Vu**)の振幅中心よりも高電圧側又は低電圧側の一方(ここでは高電圧側)に設定された第1ハーフキャリア(第1キャリアCA1)と第1インバータ11及び第2インバータ12に共通する指令値(共通U相電圧指令Vu**)とに基づいて第1インバータ11用のパルスを生成する。また、同方式では、第1ハーフキャリア(第1キャリアCA1)と同じ位相で指令値(共通U相電圧指令Vu**)の振幅中心よりも高電圧側又は低電圧側の他方(ここでは低電圧側)に設定された第2ハーフキャリア(第2キャリアCA2)と指令値(共通U相電圧指令Vu**)とに基づいて第2インバータ12用のパルスを生成する。 In the double half carrier / single reference system, as described with reference to FIGS. 5 and 6, the high voltage side or the low voltage side of the command value (common U-phase voltage command Vu ** ) as the half carrier is located on the higher voltage side or the lower voltage side than the amplitude center. The command value (common U-phase voltage command Vu ** ) common to the first half carrier (first carrier CA1) set on one side (here, the high voltage side) and the first inverter 11 and the second inverter 12 Based on this, a pulse for the first inverter 11 is generated. Further, in the same method, the other side (here, low voltage side) of the amplitude center of the command value (common U-phase voltage command Vu **) in the same phase as the first half carrier (first carrier CA1) is on the higher voltage side or the lower voltage side. A pulse for the second inverter 12 is generated based on the second half carrier (second carrier CA2) set on the voltage side) and the command value (common U-phase voltage command Vu **).

ダブルハーフキャリア・ダブルリファレンス方式では、図7及び図8を参照して説明したように、ハーフキャリアとして指令値(第1U相電圧指令Vu1**,第2U相電圧指令Vu2**)の振幅中心よりも高電圧側又は低電圧側の一方(ここでは高電圧側)に設定された第1ハーフキャリア(第1キャリアCA1)と第1インバータ11用の第1指令値(第1U相電圧指令Vu1**)とに基づいて第1インバータ11用のパルスを生成する。また、同方式では、第1ハーフキャリア(第1キャリアCA1)と180度異なる位相で第1ハーフキャリア(第1キャリアCA1)と同じ側(高電圧側)に設定された第2ハーフキャリア(第2キャリアCA2)と第1指令値(第1U相電圧指令Vu1**)とは位相が180度異なる第2インバータ12用の第2指令値(第2U相電圧指令Vu2**)とに基づいて第2インバータ12用のパルスを生成する。 In the double half carrier / double reference system, as described with reference to FIGS. 7 and 8, the amplitude center of the command value (1st U phase voltage command Vu1 ** , 2nd U phase voltage command Vu2 **) as the half carrier. The first command value (first U phase voltage command Vu1) for the first half carrier (first carrier CA1) and the first inverter 11 set on either the higher voltage side or the lower voltage side (here, the high voltage side). ** ) and generate a pulse for the first inverter 11. Further, in the same method, the second half carrier (first half carrier) set on the same side (high voltage side) as the first half carrier (first carrier CA1) with a phase 180 degrees different from that of the first half carrier (first carrier CA1). 2 carrier CA2) and the first command value (first U phase voltage command Vu1 ** ) are based on the second command value (second U phase voltage command Vu2 ** ) for the second inverter 12 whose phase is 180 degrees different. Generates a pulse for the second inverter 12.

尚、表2を参照して後述するように、第1速度域VR1及び第2速度域VR2においては、混合パルス幅変調ではなく、パルス幅変調によってインバータ10が制御される場合がある。図9は、第1速度域VR1において第1インバータ11及び第2インバータ12が、共に連続パルス幅変調制御により制御される場合の、第1U相電圧指令Vu1**と、第2U相電圧指令Vu2**と、キャリアCAと、第1U相上段側スイッチング制御信号Su1+と、第2U相上段側スイッチング制御信号Su2+との一例を示している。また、図10は、第2速度域VR2において第1インバータ11及び第2インバータ12が、共に不連続パルス幅変調制御により制御される場合の、第1U相電圧指令Vu1**と、第2U相電圧指令Vu2**と、キャリアCAと、第1U相上段側スイッチング制御信号Su1+と、第2U相上段側スイッチング制御信号Su2+との一例を示している。 As will be described later with reference to Table 2, in the first speed range VR1 and the second speed range VR2, the inverter 10 may be controlled by pulse width modulation instead of mixed pulse width modulation. FIG. 9 shows the first U phase voltage command Vu1 ** and the second U phase voltage command Vu2 when both the first inverter 11 and the second inverter 12 are controlled by continuous pulse width modulation control in the first speed range VR1. An example of ** , a carrier CA, a first U phase upper stage side switching control signal Su1 +, and a second U phase upper stage side switching control signal Su2 + is shown. Further, FIG. 10 shows the first U phase voltage command Vu1 ** and the second U phase when both the first inverter 11 and the second inverter 12 are controlled by discontinuous pulse width modulation control in the second speed range VR2. An example of the voltage command Vu2 ** , the carrier CA, the first U phase upper stage side switching control signal Su1 +, and the second U phase upper stage side switching control signal Su2 + is shown.

第1インバータ11及び第2インバータ12が共にスイッチング制御される場合、第1U相電圧指令Vu1**と第2U相電圧指令Vu2**とは、概ね180度異なる位相である。例えば、U相電圧の最大振幅は “(4/3)E”となり、線間電圧の最大振幅は、“2E”となる(図3のベクトル図も参照)。尚、第1直流電源61と第2直流電源62とは独立しており、第1直流電源61の第1直流電圧E1と、第2直流電源62の第2直流電圧E2とは、異なる値であってもよい。例えば、正確には、U相電圧の最大振幅は、“((2/3)E1)+(2/3)E2”であるが、理解を容易にするために本明細書中では“E1=E2=E”とする。回転電機80には、2つのインバータ10から同等の電力が供給される。この時、双方のインバータ10に対して、位相が180度(π)異なる同じ電圧指令(V**)が与えられる。 When both the first inverter 11 and the second inverter 12 are switched and controlled, the first U-phase voltage command Vu1 ** and the second U-phase voltage command Vu2 ** have phases that differ by approximately 180 degrees. For example, the maximum amplitude of the U-phase voltage is "(4/3) E", and the maximum amplitude of the line voltage is "2E" (see also the vector diagram in FIG. 3). The first DC power supply 61 and the second DC power supply 62 are independent of each other, and the first DC voltage E1 of the first DC power supply 61 and the second DC voltage E2 of the second DC power supply 62 have different values. There may be. For example, to be precise, the maximum amplitude of the U-phase voltage is "((2/3) E1) + (2/3) E2", but for ease of understanding, "E1 =" in the present specification. E2 = E ”. Equivalent power is supplied to the rotary electric machine 80 from the two inverters 10. At this time, the same voltage command (V ** ) having a phase difference of 180 degrees (π) is given to both inverters 10.

ところで、インバータ10をスイッチング制御した場合、交流電流の基本波に重畳される脈動成分が可聴周波数帯域のノイズを発生させる場合がある。2つのインバータ10がそれぞれ異なる形態のパルスで制御される場合には、それぞれのパルスに応じた脈動が生じ、可聴周波数帯域のノイズが増加するおそれがある。特に回転電機80の回転速度が低速の場合、脈動成分の周波数(或いはそのサイドバンド周波数)が可聴周波数帯域に含まれる可能性が高くなる。回転電機80の制御方式、つまりインバータ10の制御方式は、高いシステム効率での動作と、可聴ノイズの低減とが両立できるように、動作条件に応じて適切に設定されることが望ましい。 By the way, when the inverter 10 is switched and controlled, the pulsating component superimposed on the fundamental wave of the alternating current may generate noise in the audible frequency band. When the two inverters 10 are controlled by pulses having different forms, pulsation corresponding to each pulse may occur and noise in the audible frequency band may increase. In particular, when the rotation speed of the rotary electric machine 80 is low, there is a high possibility that the frequency of the pulsating component (or its sideband frequency) is included in the audible frequency band. It is desirable that the control method of the rotary electric machine 80, that is, the control method of the inverter 10, is appropriately set according to the operating conditions so that the operation with high system efficiency and the reduction of audible noise can be compatible with each other.

本実施形態の回転電機制御装置1は、回転電機80の制御モードとして、損失低減優先モード(効率優先モード)と、ノイズ低減優先モードとを切り替え可能に備えている。損失低減優先モードでは、回転電機制御装置1は、表1を参照して上述したように、混合パルス幅変調制御を用いてインバータ10をスイッチング制御する。ノイズ低減優先モードでは、回転電機制御装置1は、下記の表2に例示するように、パルス幅変調制御を用いてインバータ10をスイッチング制御する。 The rotary electric machine control device 1 of the present embodiment is provided with switchable between a loss reduction priority mode (efficiency priority mode) and a noise reduction priority mode as the control mode of the rotary electric machine 80. In the loss reduction priority mode, the rotary electric machine control device 1 switches and controls the inverter 10 by using the mixed pulse width modulation control as described above with reference to Table 1. In the noise reduction priority mode, the rotary electric machine control device 1 switches and controls the inverter 10 by using the pulse width modulation control as illustrated in Table 2 below.

Figure 2021197889
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インバータ10をスイッチング制御した場合、交流電流の基本波に重畳される脈動成分が可聴周波数帯域のノイズを発生させる場合がある。特に回転電機80の回転速度が低速の場合、脈動成分の周波数(或いはそのサイドバンド周波数)が可聴周波数帯域に含まれる可能性が高くなる。混合パルス幅変調では、図5〜図8に示すように、電気角の半周期において、2つのインバータ10がそれぞれ異なるパルスの形態で制御されるため、それぞれのパルスに応じた脈動が生じ、可聴周波数帯域のノイズが増加する可能性がある。回転電機80の回転速度が相対的に低い第1速度域VR1及び第2速度域VR2では、車両の走行に伴う音(タイヤと路面との接地音などの走行音)も小さいため、駆動される1つのインバータ10から出力されるノイズが可聴周波数帯域のノイズの場合には、ノイズが利用者に聞こえ易くなる可能性がある。 When the inverter 10 is switched and controlled, the pulsating component superimposed on the fundamental wave of the alternating current may generate noise in the audible frequency band. In particular, when the rotation speed of the rotary electric machine 80 is low, there is a high possibility that the frequency of the pulsating component (or its sideband frequency) is included in the audible frequency band. In the mixed pulse width modulation, as shown in FIGS. 5 to 8, since the two inverters 10 are controlled in different pulse forms in the half cycle of the electric angle, pulsations corresponding to the respective pulses occur and are audible. Frequency band noise may increase. In the first speed range VR1 and the second speed range VR2 where the rotation speed of the rotary electric machine 80 is relatively low, the noise caused by the running of the vehicle (running noise such as the grounding noise between the tire and the road surface) is also small, so that the rotary electric machine 80 is driven. When the noise output from one inverter 10 is noise in the audible frequency band, the noise may be easily heard by the user.

例えば、車両の発進時や停止に向けた減速時には、可聴周波数帯域のノイズが利用者に聞こえ易いことを考慮してノイズ低減優先モードが選択され、車両が定常走行する定常運転時には、損失低減優先モードが選択されると好適である。尚、これらのモードは、利用者による操作(設定スイッチ(タッチパネル等からの入力も含む))により、選択されてもよい。 For example, the noise reduction priority mode is selected in consideration of the fact that noise in the audible frequency band is easily heard by the user when the vehicle starts or decelerates to stop, and the loss reduction priority is given when the vehicle is in steady driving. It is preferable that the mode is selected. It should be noted that these modes may be selected by an operation by the user (setting switch (including input from a touch panel or the like)).

ノイズ低減優先モードでは、回転電機80の回転速度が相対的に低い第1速度域VR1及び第2速度域VR2において、第1インバータ11と第2インバータ12とが混合パルス幅変調制御ではなく、パルス幅変調制御により制御される。ステータコイル8に電流を流す2つのインバータ10は、電流の位相がほぼ180度異なるため、脈動成分を含めて電流の位相がほぼ180度異なることになる。従って、脈動成分の少なくとも一部を互いに打ち消し合うことができ、可聴周波数帯域のノイズを低減することができる。 In the noise reduction priority mode, in the first speed range VR1 and the second speed range VR2 where the rotation speed of the rotary electric machine 80 is relatively low, the first inverter 11 and the second inverter 12 are not mixed pulse width modulation control but a pulse. It is controlled by width modulation control. Since the two inverters 10 that pass the current through the stator coil 8 differ in the phase of the current by about 180 degrees, the phase of the current including the pulsating component is different by about 180 degrees. Therefore, at least a part of the pulsating components can cancel each other out, and noise in the audible frequency band can be reduced.

ところで、インバータ10を構成するスイッチング素子3は、スイッチング素子3が常にオン状態となる短絡故障や、スイッチング素子3が常にオフ状態となるオープン故障を生じる場合がある。例えば、一般的なY字結線型のステータコイルを備えた回転電機が1つのインバータによって駆動される場合には、短絡故障やオープン故障が生じると、インバータの全てのスイッチング素子をオフ状態とするシャットダウン制御や、複数相全てのアームの上段側スイッチング素子をオン状態とする又は複数相全てのアームの下段側スイッチング素子をオン状態とするアクティブショートサーキット制御が実行され、車両は停止することになる。 By the way, the switching element 3 constituting the inverter 10 may cause a short-circuit failure in which the switching element 3 is always in the on state or an open failure in which the switching element 3 is always in the off state. For example, when a rotary electric machine equipped with a general Y-shaped stator coil is driven by one inverter, if a short-circuit failure or an open failure occurs, all switching elements of the inverter are turned off. The vehicle is stopped by the control and the active short circuit control in which the upper switching element of all the multi-phase arms is turned on or the lower switching element of all the multi-phase arms is turned on.

しかし、本実施形態のように、ステータコイル8として互いに独立した複数相のオープン巻線を有する回転電機80を、第1インバータ11及び第2インバータ12を介して駆動制御する場合には、第1インバータ11及び第2インバータ12の内の1つのインバータ10を介して回転電機80を駆動制御することが可能である。上述したように、一方のインバータ10をアクティブショートサーキット制御によって短絡させると、複数相のステータコイル8が当該一方のインバータ10において短絡され、当該一方のインバータ10が中性点となって、ステータコイル8がY型結線されることになる。このため、回転電機制御装置1は、1つのインバータ10(アクティブショートサーキット制御されていない側のインバータ10)を介してY型結線の回転電機80を制御する形態を実現することができる。 However, as in the present embodiment, when the rotary electric machine 80 having a plurality of phases of open windings independent of each other as the stator coil 8 is driven and controlled via the first inverter 11 and the second inverter 12, the first It is possible to drive and control the rotary electric machine 80 via one of the inverters 10 of the inverter 11 and the second inverter 12. As described above, when one inverter 10 is short-circuited by active short circuit control, the multi-phase stator coil 8 is short-circuited in the one inverter 10, the one inverter 10 becomes a neutral point, and the stator coil becomes a neutral point. 8 will be connected in a Y shape. Therefore, the rotary electric machine control device 1 can realize a form in which the rotary electric machine 80 of the Y-type connection is controlled via one inverter 10 (inverter 10 on the side not controlled by the active short circuit).

回転電機が1つのインバータによって駆動される場合には、短絡故障やオープン故障が生じると、回転電機を駆動力源とする車両を停止させる必要がある。しかし、本実施形態のように、回転電機80が2つのインバータ10によって駆動される場合には、短絡故障やオープン故障が生じても、回転電機80を駆動力源とする車両を停止させることなく、一定の制限の範囲で車両の走行を継続することができる。例えば、自宅や整備工場などの当面の目的地までの走行を可能とすることができる。 When the rotary electric machine is driven by one inverter, if a short circuit failure or an open failure occurs, it is necessary to stop the vehicle using the rotary electric machine as a driving force source. However, when the rotary electric machine 80 is driven by two inverters 10 as in the present embodiment, even if a short circuit failure or an open failure occurs, the vehicle using the rotary electric machine 80 as a driving force source is not stopped. , The vehicle can continue to run within a certain limit. For example, it is possible to travel to an immediate destination such as a home or a maintenance shop.

例えば、一方のインバータ10において短絡故障が生じた場合、上段側アーム及び下段側アームの内、短絡故障したスイッチング素子3を含む側のアームの全てのスイッチング素子3をオン状態とし、他方の側のアームの全てのスイッチング素子3をオフ状態としてアクティブショートサーキット制御を実行するとよい。短絡故障したスイッチング素子3を含む側のアームの全てのスイッチング素子3をオン状態とすることで、短絡故障したスイッチング素子3を故障していないスイッチング素子3として用いることができる。 For example, when a short-circuit failure occurs in one of the inverters 10, all the switching elements 3 of the upper arm and the lower arm on the side including the short-circuited switching element 3 are turned on, and the other side of the inverter 10 is turned on. It is preferable to execute the active short circuit control with all the switching elements 3 of the arm turned off. By turning on all the switching elements 3 of the arm on the side including the short-circuited switching element 3, the short-circuited switching element 3 can be used as the non-failed switching element 3.

また、一方のインバータ10においてオープン故障が生じた場合、上段側アーム及び下段側アームの内、オープン故障したスイッチング素子3を含まない側のアームの全てのスイッチング素子3をオン状態とし、オープン故障したスイッチング素子3を含む側のアームの全てのスイッチング素子3をオフ状態としてアクティブショートサーキット制御を実行するとよい。オープン故障したスイッチング素子3を含む側のアームの全てのスイッチング素子3をオフ状態とすることで、オープン故障したスイッチング素子3を故障していないスイッチング素子3として用いることができる。 Further, when an open failure occurs in one of the inverters 10, all the switching elements 3 of the upper arm and the lower arm on the side not including the switching element 3 having the open failure are turned on and the open failure occurs. It is preferable to execute the active short circuit control with all the switching elements 3 of the arm on the side including the switching element 3 turned off. By turning off all the switching elements 3 of the arm on the side including the open-failed switching element 3, the open-failed switching element 3 can be used as the non-failed switching element 3.

このため、少なくとも、故障したスイッチング素子3が、第1インバータ11及び第2インバータ12の何れに属し、且つ、上段側アーム及び下段側アームの何れに属するかを特定する必要がある。より好ましくは、故障したスイッチング素子3が、複数相の内の何れの相であるかまで特定できるとよい。 Therefore, at least, it is necessary to specify which of the first inverter 11 and the second inverter 12 and which of the upper arm and the lower arm the failed switching element 3 belongs to. More preferably, it is preferable to be able to identify which of the plurality of phases the failed switching element 3 is.

以下、第1インバータ11及び第2インバータ12を構成するスイッチング素子3の内の何れか1つにオープン故障が生じた場合(1相オープン故障が生じた場合)に、オープン故障したスイッチング素子3を特定し、特定後に車両の走行を継続できるように、回転電機80をフェールセーフ制御により駆動する形態について説明する。 Hereinafter, when an open failure occurs in any one of the switching elements 3 constituting the first inverter 11 and the second inverter 12 (when a one-phase open failure occurs), the switching element 3 having an open failure is referred to. A mode in which the rotary electric machine 80 is driven by fail-safe control will be described so that the vehicle can be specified and the vehicle can continue to run after the identification.

図11〜図14(及び後述する図36〜図39)は、オープン故障が生じた場合の3相交流波形(U相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iw)の一例を示す波形図である。図11及び図12(及び図36及び図37)は、力行時にオープン故障が生じた場合の3相交流波形を示し、図13及び図14(及び図38及び図39)は、回生時にオープン故障が生じた場合の3相交流波形を示している。図11〜図14(及び後述する図36〜図39)に共通して、U相のスイッチング素子3がオープン故障した場合の波形を示している。また、図11〜図14(及び後述する図36〜図39)に共通して、第1インバータ11の上段側(HIGHSIDE)のスイッチング素子3がオープン故障した場合の波形、第1インバータ11の下段側(LOWSIDE)のスイッチング素子3がオープン故障した場合の波形、第2インバータ12の上段側(HIGHSIDE)のスイッチング素子3がオープン故障した場合の波形、第2インバータ12の下段側(LOWSIDE)のスイッチング素子3がオープン故障した場合の波形、をマトリクス状に示している。また、図11に対して図12(及び図36に対して図37)は、同じトルクにおいて回転電機80の回転速度が高い場合を示し、図13に対して図14(及び図38に対して図39)は、同じトルクにおいて回転電機80の回転速度が高い場合を示している。 11 to 14 (and FIGS. 36 to 39 described later) are waveform diagrams showing an example of a three-phase AC waveform (U-phase current Iu, V-phase current Iv, W-phase current Iw) when an open failure occurs. Is. 11 and 12 (and FIGS. 36 and 37) show a three-phase AC waveform when an open failure occurs during power running, and FIGS. 13 and 14 (and FIGS. 38 and 39) show an open failure during regeneration. The three-phase AC waveform when the above occurs is shown. FIGS. 11 to 14 (and FIGS. 36 to 39, which will be described later) show waveforms when the U-phase switching element 3 has an open failure. Further, in common with FIGS. 11 to 14 (and FIGS. 36 to 39 described later), a waveform when the switching element 3 on the upper side (HIGHSIDE) of the first inverter 11 fails to open, the lower stage of the first inverter 11. Waveform when the switching element 3 on the side (LOWSIDE) has an open failure, waveform when the switching element 3 on the upper side (HIGHSIDE) of the second inverter 12 has an open failure, switching on the lower side (LOWSIDE) of the second inverter 12. The waveform when the element 3 has an open failure is shown in a matrix. Further, FIG. 12 (and FIG. 37 with respect to FIG. 36) shows a case where the rotation speed of the rotary electric machine 80 is high with respect to FIG. 11 and FIG. 14 (and FIG. 37 with respect to FIG. 38) with respect to FIG. FIG. 39) shows a case where the rotation speed of the rotary electric machine 80 is high at the same torque.

図11及び図12に示すように、力行時にオープン故障が生じると、第1インバータ11及び第2インバータ12の上段側であっても、下段側であっても、3相交流波形は非対称で歪んだ波形となる。また、3相交流波形は、第1インバータ11の上段側がオープン故障した場合と、第2インバータ12の下段側がオープン故障した場合とで同様の波形となり、第1インバータ11の下段側がオープン故障した場合と、第2インバータ12の上段側がオープン故障した場合とで同様の波形となる。 As shown in FIGS. 11 and 12, when an open failure occurs during power running, the three-phase AC waveform is asymmetric and distorted regardless of whether it is on the upper side or the lower side of the first inverter 11 and the second inverter 12. It becomes a waveform. Further, the three-phase AC waveform has the same waveforms when the upper side of the first inverter 11 has an open failure and when the lower side of the second inverter 12 has an open failure, and when the lower side of the first inverter 11 has an open failure. And, the same waveform is obtained when the upper side of the second inverter 12 fails to open.

一方、図13及び図14に示すように、回生時には、第1インバータ11及び第2インバータ12の下段側でオープン故障が生じた場合は、3相交流波形が非対称で歪んだ波形となるが、第1インバータ11及び第2インバータ12の上端側でオープン故障が生じた場合は、3相交流波形は、ほぼ対称でほぼ歪みの無い波形となる。 On the other hand, as shown in FIGS. 13 and 14, when an open failure occurs on the lower side of the first inverter 11 and the second inverter 12 during regeneration, the three-phase AC waveform becomes an asymmetric and distorted waveform. When an open failure occurs on the upper end side of the first inverter 11 and the second inverter 12, the three-phase AC waveform becomes a waveform that is substantially symmetric and has almost no distortion.

即ち、図15に示すように、力行時(図16〜図18を参照して後述する超低速時の力行は除く)には、どこでオープン故障が生じても3相交流波形は異常を示し、その異常の形態は、図15に示す第1故障パターンFP1と、第2故障パターンFP2との2つの故障パターンFPに大別することができる。回生時には、第1インバータ11及び第2インバータ12の下段側においてオープン故障が生じた場合にのみ、3相交流波形は異常を示す。その異常の形態は、図15に示す第1下段側故障パターンLF1と、第2下段側故障パターンLF2との2つの下段側故障パターンLFに大別することができる。 That is, as shown in FIG. 15, during power running (excluding power running at ultra-low speed, which will be described later with reference to FIGS. 16 to 18), the three-phase AC waveform shows an abnormality no matter where an open failure occurs. The form of the abnormality can be roughly classified into two failure patterns FP, that is, the first failure pattern FP1 and the second failure pattern FP2 shown in FIG. At the time of regeneration, the three-phase AC waveform shows an abnormality only when an open failure occurs on the lower side of the first inverter 11 and the second inverter 12. The form of the abnormality can be roughly classified into two lower side failure patterns LF, that is, the first lower side failure pattern LF1 and the second lower side failure pattern LF2 shown in FIG.

第1故障パターンFP1は、第1インバータ11の上段側アーム又は第2インバータ12の下段側アームの何れかがオープン故障を生じた故障側アームである場合の故障パターンFPである。第2故障パターンFP2は、第1インバータ11の下段側アーム又は第2インバータ12の上段側アームの何れかが故障側アームである場合の故障パターンFPである。第1下段側故障パターンLF1は、第2インバータの下段側アームが故障側アームである場合の下段側故障パターンLFである。第2下段側故障パターンLF2は、第1インバータの下段側アームが故障側アームである場合の下段側故障パターンLFである。 The first failure pattern FP1 is a failure pattern FP when either the upper arm of the first inverter 11 or the lower arm of the second inverter 12 is a failure side arm in which an open failure has occurred. The second failure pattern FP2 is a failure pattern FP when either the lower arm of the first inverter 11 or the upper arm of the second inverter 12 is the failure side arm. The first lower stage failure pattern LF1 is a lower stage side failure pattern LF when the lower stage side arm of the second inverter is the failure side arm. The second lower stage failure pattern LF2 is a lower stage side failure pattern LF when the lower stage side arm of the first inverter is the failure side arm.

図15に示すように、故障パターンFPと下段側故障パターンLFとの形状は、一部が重複しつつ異なっている。従って、力行時における3相交流波形の状態と、回生時における3相交流波形の状態を照合すれば、オープン故障が検出された場合に、どちらのインバータ10の上段側及び下段側でオープン故障が生じているか(故障側アームがどこであるか)を判別することが可能である。 As shown in FIG. 15, the shapes of the failure pattern FP and the lower failure pattern LF are partially overlapping and different. Therefore, if the state of the three-phase AC waveform at the time of power running is compared with the state of the three-phase AC waveform at the time of regeneration, when an open failure is detected, an open failure occurs on either the upper side or the lower side of the inverter 10. It is possible to determine if it has occurred (where the faulty arm is).

具体的には、力行時に第1故障パターンFP1が検出されており、回生時に3相交流波形に異常が検出されなかった場合には、第1インバータ11の上段側(inv1-HIGHSIDE)においてオープン故障が生じていると判別することができる。力行時に第1故障パターンFP1が検出されており、回生時に第1下段側故障パターンLF1が検出された場合には、第2インバータ12の下段側(inv2-LOWSIDE)においてオープン故障が生じていると判別することができる。また、力行時に第2故障パターンFP2が検出されており、回生時に3相交流波形に異常が検出されなかった場合には、第2インバータ12の上段側(inv2-HIGHSIDE)においてオープン故障が生じていると判別することができる。力行時に第2故障パターンFP2が検出されており、回生時に第2下段側故障パターンLF2が検出された場合には、第1インバータ11の下段側(inv1-LOWSIDE)においてオープン故障が生じていると判別することができる。 Specifically, if the first failure pattern FP1 is detected during power running and no abnormality is detected in the three-phase AC waveform during regeneration, an open failure occurs on the upper side (inv1-HIGHSIDE) of the first inverter 11. Can be determined to have occurred. When the first failure pattern FP1 is detected during power running and the first lower side failure pattern LF1 is detected during regeneration, it is considered that an open failure has occurred on the lower side (inv2-LOWSIDE) of the second inverter 12. It can be determined. Further, if the second failure pattern FP2 is detected during power running and no abnormality is detected in the three-phase AC waveform during regeneration, an open failure occurs on the upper side (inv2-HIGHSIDE) of the second inverter 12. It can be determined that there is. When the second failure pattern FP2 is detected during power running and the second lower side failure pattern LF2 is detected during regeneration, it is considered that an open failure has occurred on the lower side (inv1-LOWSIDE) of the first inverter 11. It can be determined.

図16及び図17は、図11及び図13よりも回転電機80の回転速度が低い、超低回転速度においてオープン故障が生じた場合の3相交流波形を示している。図16及び図17共に、力行時にオープン故障が生じた場合の3相交流波形を示している。図16は、第1インバータ11の上段側又は下段側のU相のスイッチング素子3がオープン故障した場合の波形を示しており、図17は、第2インバータ12の上段側又は下段側のU相のスイッチング素子3がオープン故障した場合の波形を示している。図16及び図17に共通して、3種類の異なる回転速度(RS1,RS2,RS3)における波形、上段側(HIGHSIDE)のスイッチング素子3がオープン故障した場合の波形、下段側(LOWSIDE)のスイッチング素子3がオープン故障した場合の波形、をマトリクス状に示している。尚、回転速度は、「RS1<RS2<RS3」であり、3つの中で最も回転速度が高い「RS3」も図11及び図13よりも回転電機80の回転速度が低い超低回転速度である。 16 and 17 show three-phase AC waveforms when an open failure occurs at an ultra-low rotation speed where the rotation speed of the rotary electric machine 80 is lower than that of FIGS. 11 and 13. Both FIGS. 16 and 17 show three-phase AC waveforms when an open failure occurs during power running. FIG. 16 shows a waveform when the U-phase switching element 3 on the upper or lower side of the first inverter 11 has an open failure, and FIG. 17 shows the U-phase on the upper or lower side of the second inverter 12. The waveform when the switching element 3 of the above is open failure is shown. Common to FIGS. 16 and 17, waveforms at three different rotation speeds (RS1, RS2, RS3), waveforms when the switching element 3 on the upper stage side (HIGHSIDE) fails open, and switching on the lower stage side (LOWSIDE). The waveform when the element 3 has an open failure is shown in a matrix. The rotation speed is "RS1 <RS2 <RS3", and "RS3", which has the highest rotation speed among the three, is also an ultra-low rotation speed in which the rotation speed of the rotary electric machine 80 is lower than that in FIGS. 11 and 13. ..

回生時と同様に、図16及び図17に示すように、第1インバータ11及び第2インバータ12の下段側でオープン故障が生じた場合は、3相交流波形が非対称で歪んだ波形となるが、第1インバータ11及び第2インバータ12の上端側でオープン故障が生じた場合は、3相交流波形は、ほぼ対称でほぼ歪みの無い波形となる。つまり、図18に示すように、回転速度を超低回転速まで低下させると、オープン故障が生じた場合の3相交流波形の状態が変わる。超低回転速度における3相交流波形の挙動は回生の場合と同様であるから、図15を参照して上述したように、超低回転速度の力行時と、それよりも高速の力行時とにおける、3相交流波形の状態を照合すれば、オープン故障が検出された場合に、どちらのインバータ10の上段側及び下段側でオープン故障が生じているかを判別することが可能である。 As shown in FIGS. 16 and 17, when an open failure occurs on the lower side of the first inverter 11 and the second inverter 12, the three-phase AC waveform becomes an asymmetric and distorted waveform as in the case of regeneration. When an open failure occurs on the upper end side of the first inverter 11 and the second inverter 12, the three-phase AC waveform becomes a waveform that is substantially symmetric and has almost no distortion. That is, as shown in FIG. 18, when the rotation speed is reduced to an ultra-low rotation speed, the state of the three-phase AC waveform when an open failure occurs changes. Since the behavior of the three-phase AC waveform at the ultra-low rotation speed is the same as that in the case of regeneration, as described above with reference to FIG. 15, at the time of power running at the ultra-low rotation speed and at the time of power running at a higher speed than that. By collating the state of the three-phase AC waveform, when an open failure is detected, it is possible to determine which inverter 10 has an open failure on the upper side or the lower side.

図19は、回転電機80の制御領域における動作点を示している。尚、図19における制御領域“Rs”は、1つのインバータ10によって回転電機80を制御する場合のシングルインバータ制御領域Rsを示し、制御領域の全体を示す“Rd”は、2つのインバータ10によって回転電機80を制御する場合のデュアルインバータ制御領域Rdを示している。 FIG. 19 shows an operating point in the control area of the rotary electric machine 80. The control area "Rs" in FIG. 19 indicates a single inverter control area Rs when the rotary electric machine 80 is controlled by one inverter 10, and "Rd" indicating the entire control area is rotated by two inverters 10. The dual inverter control area Rd when controlling the electric machine 80 is shown.

例えば、シングルインバータ制御領域Rsの外の第1動作点Q1において力行中にオープン故障が検出された場合、動作点を回生側の第2動作点Q2に移動させることで、図15を参照して上述したように、オープン故障した箇所を判別することができる。図20は、回転電機80のトルク指令と回転速度との関係を示しており、第1動作点Q1において力行中にオープン故障が検出された時刻t1において、トルク指令が力行トルクから回生トルクへと変更されている。回生制御により、時刻t1から時刻t2の間に回転電機80の回転速度が低下し、時刻t2では、シングルインバータ制御領域Rsの回転速度まで低下している。 For example, when an open failure is detected during power running at the first operating point Q1 outside the single inverter control region Rs, the operating point is moved to the second operating point Q2 on the regenerative side, with reference to FIG. As described above, it is possible to determine the location of the open failure. FIG. 20 shows the relationship between the torque command of the rotary electric machine 80 and the rotation speed. At the time t1 when an open failure is detected during power running at the first operating point Q1, the torque command changes from the power running torque to the regenerative torque. has been changed. Due to the regeneration control, the rotation speed of the rotary electric machine 80 decreases between the time t1 and the time t2, and at the time t2, the rotation speed decreases to the rotation speed of the single inverter control region Rs.

オープン故障した箇所が特定されると、シングルインバータ制御領域Rsにおいて、故障した側の一方のインバータ10をアクティブショートサーキット制御することによって、故障していない他方のインバータ10を介して回転電機80を駆動制御することができる。第3動作点Q3は、元の第1動作点Q1に比べて回転速度は低いが、同等のトルクを出力できており、一定の制限の範囲で車両の走行を継続することができる。 When the location of the open failure is specified, the rotary electric machine 80 is driven via the other inverter 10 that has not failed by controlling the active short circuit of one of the inverters 10 on the failed side in the single inverter control region Rs. Can be controlled. Although the rotation speed of the third operating point Q3 is lower than that of the original first operating point Q1, the same torque can be output, and the vehicle can continue to run within a certain limited range.

ここでは、詳細な説明は省略するが、力行中にオープン故障が検出された場合に、上述したように動作点を回生側に移動させることなく、例えばシャットダウン制御等によって回転速度を超低回転速度まで低下させて、オープン故障した箇所を特定してもよい。詳細については、図34を参照して後述する。 Although detailed description is omitted here, when an open failure is detected during power running, the rotation speed is changed to an ultra-low rotation speed by, for example, shutdown control, without moving the operating point to the regenerative side as described above. It may be lowered to identify the location of the open failure. Details will be described later with reference to FIG. 34.

ところで、上述したように、シングルインバータ制御領域Rsの外の第1動作点Q1において力行中にオープン故障が検出された場合、動作点を回生側の第2動作点Q2に移動させ、回生運転によって回転電機80の回転速度を低下させる場合、故障箇所が下段側であると、3相交流波形は歪んだ状態である。波形が歪んでいると、高調波成分が出現して、直流電源6や直流リンクコンデンサ4等を消耗させたり、電磁ノイズにより他の機器に影響を与えたり、また、可聴ノイズを生じさせたりする場合がある。このため、回生時の電流波形における歪みは抑制されることが好ましい。 By the way, as described above, when an open failure is detected during power running at the first operating point Q1 outside the single inverter control region Rs, the operating point is moved to the second operating point Q2 on the regenerative side, and the regenerative operation is performed. When the rotation speed of the regenerative electric machine 80 is reduced, the three-phase AC waveform is in a distorted state when the failure point is on the lower stage side. When the waveform is distorted, harmonic components appear, which consumes the DC power supply 6, DC link capacitor 4, etc., affects other equipment due to electromagnetic noise, and causes audible noise. In some cases. Therefore, it is preferable that distortion in the current waveform during regeneration is suppressed.

上述したように、上段側でオープン故障が発生した場合には、回生時に3相交流にほぼ歪みを生じない。そこで、本実施形態では、スイッチングパターンを変更することで3相交流の歪みを解消させる。図21及び図22は、オープン故障が生じている状態で回生時の3相電流波形の歪みを解消するためのスイッチング制御信号を示している。図21は、第1ケース(case1)のスイッチング制御信号を示し、図22は、第2ケース(case2)のスイッチング制御信号を示している。 As described above, when an open failure occurs on the upper stage side, almost no distortion occurs in the three-phase alternating current during regeneration. Therefore, in the present embodiment, the distortion of the three-phase alternating current is eliminated by changing the switching pattern. 21 and 22 show switching control signals for eliminating distortion of the three-phase current waveform during regeneration in a state where an open failure has occurred. FIG. 21 shows the switching control signal of the first case (case 1), and FIG. 22 shows the switching control signal of the second case (case 2).

第1ケースでは、まず、第1インバータ11の上段側のスイッチング制御信号と、下段側のスイッチング制御信号とを入れ替えると共に、第2インバータ12の上段側のスイッチング制御信号と、下段側のスイッチング制御信号とを入れ替える。さらに、第1インバータ11のスイッチング制御信号と、第2インバータ12のスイッチング制御信号とを入れ替える。即ち、第1ケースでは、第1インバータ11の上段側アームのスイッチングパターンと第2インバータ12の下段側アームのスイッチングパターンとを入れ替えると共に、第1インバータ11の下段側アームのスイッチングパターンと第2インバータの上段側アームのスイッチングパターンとを入れ替える。 In the first case, first, the switching control signal on the upper stage side of the first inverter 11 and the switching control signal on the lower stage side are exchanged, and the switching control signal on the upper stage side and the switching control signal on the lower stage side of the second inverter 12 are exchanged. And replace. Further, the switching control signal of the first inverter 11 and the switching control signal of the second inverter 12 are exchanged. That is, in the first case, the switching pattern of the upper arm of the first inverter 11 and the switching pattern of the lower arm of the second inverter 12 are exchanged, and the switching pattern of the lower arm of the first inverter 11 and the second inverter. Replace with the switching pattern of the upper arm.

第2ケースでは、第1ケースと同様に、まず、第1インバータ11の上段側のスイッチング制御信号と、下段側のスイッチング制御信号とを入れ替える。そして、ステータコイル8に流れる電流の向きを入れ替える。例えば、図2に示した3相2相座標変換部55において3相電流の正負を反転させればよい。即ち、第2ケースでは、第1インバータ11の上段側アームのスイッチングパターンと下段側アームのスイッチングパターンとを入れ替えると共に、第2インバータ12の上段側アームのスイッチングパターンと下段側アームのスイッチングパターンとを入れ替え、さらに、複数相の交流電流(Iu,Iv,Iw)のそれぞれの正負を反転させる。 In the second case, as in the first case, first, the switching control signal on the upper stage side of the first inverter 11 and the switching control signal on the lower stage side are exchanged. Then, the direction of the current flowing through the stator coil 8 is changed. For example, the positive / negative of the three-phase current may be inverted in the three-phase two-phase coordinate conversion unit 55 shown in FIG. That is, in the second case, the switching pattern of the upper arm of the first inverter 11 and the switching pattern of the lower arm are exchanged, and the switching pattern of the upper arm and the switching pattern of the lower arm of the second inverter 12 are exchanged. The exchange is performed, and the positive and negative of each of the multi-phase alternating currents (Iu, Iv, Iw) are inverted.

図23は、上段側でオープン故障が生じている状態での回生時の3相電流波形(左)と、下段側でオープン故障が生じている状態での回生時において第1ケース(case1)のスイッチング制御信号及び第2ケース(case2)のスイッチング制御信号により歪みが解消された3相電流波形(右の上下)を示している。図23に示すように、下段側でオープン故障が生じていても、下段側でオープン故障が生じている場合と同様に、3相交流波形は、ほぼ歪みのない波形となっている。このように、回生時の波形を整える制御を回生フェールアクションと称する。 FIG. 23 shows a three-phase current waveform (left) during regeneration in a state where an open failure has occurred on the upper stage side, and a first case (case 1) during regeneration in a state where an open failure has occurred on the lower stage side. The three-phase current waveform (upper and lower on the right) in which the distortion is eliminated by the switching control signal and the switching control signal of the second case (case 2) is shown. As shown in FIG. 23, even if an open failure occurs on the lower stage side, the three-phase AC waveform is a waveform with almost no distortion, as in the case where an open failure occurs on the lower stage side. The control for adjusting the waveform at the time of regeneration in this way is called a regenerative fail action.

図24は、オープン故障の発生箇所を判別する概略手順の一例を示している。回転電機制御装置1は、オープン故障(OPEN-FAIL)の発生を検出すると(#5)、回転電機80の回転速度が回生(ReGEN)可能な回転速度であるか否かを判定する(#6)。上述したように、本実施形態では、オープン故障箇所を特定した後、故障していない方の1つのインバータ10を介して回転電機80の駆動制御を継続する。回生を行った場合には、回転電機80の回転速度を低下させるため、回転電機80の回転速度が低い場合には回転電機80が停止するまで減速してしまうおそれがある。 FIG. 24 shows an example of a schematic procedure for determining a location where an open failure occurs. When the rotary electric machine control device 1 detects the occurrence of an open failure (OPEN-FAIL) (# 5), it determines whether or not the rotational speed of the rotary electric machine 80 is a rotation speed that can be regenerated (# 6). ). As described above, in the present embodiment, after the open failure location is specified, the drive control of the rotary electric machine 80 is continued via the one inverter 10 that has not failed. When regeneration is performed, the rotation speed of the rotary electric machine 80 is lowered. Therefore, if the rotation speed of the rotary electric machine 80 is low, the speed may be reduced until the rotary electric machine 80 stops.

このため、回転電機制御装置1は、ステップ#6において回転電機80の回転速度が回生可能な回転速度であるか否かを判定し、回生可能な場合に、回生を伴う第1故障箇所判別処理(#10)を実行する。一方、回生が可能ではない場合には、回転電機制御装置1は、回転電機80の回転速度を上述した超低回転速度まで減速させる減速処理(#8)を実行した後、回生を伴わない第2故障箇所判別処理(#20)を実行する。尚、ステップ#6の時点において、すでに回転電機80の回転速度が超低回転速度である場合には、さらに減速する必要はない。ステップ#8の減速処理には、図34を参照して後述するように、回転速度の判定処理(#81)が含まれている。従って、ステップ#8の減速処理は、必ずしも減速を伴うものではない。 Therefore, the rotary electric machine control device 1 determines in step # 6 whether or not the rotational speed of the rotary electric machine 80 is a regenerative rotation speed, and if regenerative is possible, the first failure location determination process accompanied by regeneration. Execute (# 10). On the other hand, when regeneration is not possible, the rotary electric machine control device 1 executes a deceleration process (# 8) for decelerating the rotational speed of the rotary electric machine 80 to the above-mentioned ultra-low rotation speed, and then does not involve regeneration. 2 Execute the failure location determination process (# 20). If the rotation speed of the rotary electric machine 80 is already an ultra-low rotation speed at the time of step # 6, it is not necessary to further decelerate. The deceleration process of step # 8 includes a rotation speed determination process (# 81), as will be described later with reference to FIG. 34. Therefore, the deceleration process in step # 8 does not necessarily involve deceleration.

第1故障箇所判別処理(#10)又は第2故障箇所判別処理(#20)においてオープン故障箇所が判別されると、回転電機制御装置1は、上述したように、シングルインバータ制御領域Rsにおいて故障していない方のインバータ10を介して回転電機80を駆動制御する(#60:1-inv駆動)。尚、図32及び図35を参照して後述するように、第3故障箇所判別処理(#30)によってオープン故障箇所が判別されてもよい。 When the open failure location is determined in the first failure location determination process (# 10) or the second failure location determination process (# 20), the rotary electric machine control device 1 fails in the single inverter control region Rs as described above. The rotary electric machine 80 is driven and controlled via the inverter 10 which is not used (# 60: 1-inv drive). As will be described later with reference to FIGS. 32 and 35, the open failure location may be determined by the third failure location determination process (# 30).

以下、図25〜図31を参照して、3相電流波形に基づいてオープン故障を生じた箇所を判別する原理について説明し、図32〜図35のフローチャートを参照して、オープン故障を生じた箇所を判別する手順について説明する。 Hereinafter, the principle of determining the location where the open failure has occurred based on the three-phase current waveform will be described with reference to FIGS. 25 to 31, and the open failure has occurred with reference to the flowcharts of FIGS. 32 to 35. The procedure for determining the location will be described.

図11〜図14、図16、図17に示したように、オープン故障が生じると、3相交流波形が歪みを生じ、また、非対称な波形となる。例えば、第1インバータ11の上段側(又は第2インバータ12の下段側)においてオープン故障が発生すると、図11に示すように、U相電流Iuは、負側に偏向し、V相電流Iv及びW相電流Iwは、正側に偏向した波形となる。ここで、3相電流(U相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iw)を所定時間(例えば200[ms])に亘って積算すると、図25等を参照して後述するように、U相積算電流ΣIu、V相積算電流ΣIv、W相積算電流ΣIwを得ることができる。U相積算電流ΣIu、V相積算電流ΣIv、W相積算電流ΣIwは、3相交流波形の歪みを顕著に示しており、これらを用いることでオープン故障の箇所を判別することができる。尚、電流の積算に際しては、それぞれの交流電流のピーク値から積算を開始すると、積算値がオフセットして誤差を生じることを抑制できる。 As shown in FIGS. 11 to 14, 16 and 17, when an open failure occurs, the three-phase AC waveform is distorted and becomes an asymmetric waveform. For example, when an open failure occurs on the upper side of the first inverter 11 (or the lower side of the second inverter 12), the U-phase current Iu is deflected to the negative side, and the V-phase current Iv and The W-phase current Iw has a waveform deflected to the positive side. Here, when the three-phase currents (U-phase current Iu, V-phase current Iv, W-phase current Iw) are integrated over a predetermined time (for example, 200 [ms]), as will be described later with reference to FIG. 25 and the like. The U-phase integrated current ΣIu, the V-phase integrated current ΣIv, and the W-phase integrated current ΣIw can be obtained. The U-phase integrated current ΣIu, the V-phase integrated current ΣIv, and the W-phase integrated current ΣIw remarkably show distortion of the three-phase AC waveform, and by using these, the location of the open failure can be determined. When integrating the current, if the integration is started from the peak value of each AC current, it is possible to suppress the offset of the integrated value and the occurrence of an error.

図25及び図26は、オープン故障箇所の判別が可能な3相交流波形及び積算電流の一例を示しており、図27は、故障箇所の判別が困難な3相交流波形及び積算電流の一例を示している。また、図28及び図29は、上述したように回生時における、交流電流の歪み解消前の積算電流と歪み解消後の積算電流を示している。また、図30及び図31は、超低回転速度の力行時にオープン故障が生じた場合の積算電流の一例を示している。図30は、故障箇所の判別が困難な積算電流の一例を示しており、図31は、故障箇所の判別が可能な積算電流の一例を示している。 25 and 26 show an example of a three-phase AC waveform and an integrated current that can discriminate an open fault location, and FIG. 27 shows an example of a three-phase AC waveform and an integrated current that make it difficult to discriminate a fault location. Shows. Further, FIGS. 28 and 29 show the integrated current before the distortion of the alternating current is eliminated and the integrated current after the distortion is eliminated at the time of regeneration as described above. Further, FIGS. 30 and 31 show an example of the integrated current when an open failure occurs during power running at an ultra-low rotation speed. FIG. 30 shows an example of an integrated current in which it is difficult to determine a faulty part, and FIG. 31 shows an example of an integrated current in which a faulty part can be discriminated.

また、図25、図27、図30は、第1インバータ11のU相の上段側スイッチング素子3Hがオープン故障した場合の例を示し、図26、図28、図31は第1インバータ11のU相の下段側スイッチング素子3Lがオープン故障した場合の例を示している。また、図28は、第1インバータ11のU相の下段側スイッチング素子3Lがオープン故障した場合の例を示し、図29は、第2インバータ12のU相の下段側スイッチング素子3Lがオープン故障した場合の例を示している。図25、図26,図30、図31は、力行時の波形であり、図27〜図29は、回生時の波形である。尚、図25、図26,図30、図31における一点鎖線は、オープン故障が生じた時刻を示しており、図28及び図29における一点鎖線は、歪みを解消するためにスイッチング制御信号を切り替えた時刻を示している。 25, 27, and 30 show an example in which the upper switching element 3H of the U phase of the first inverter 11 fails in an open manner, and FIGS. 26, 28, and 31 show the U of the first inverter 11. An example is shown in the case where the lower switching element 3L of the phase has an open failure. Further, FIG. 28 shows an example in which the lower U-phase switching element 3L of the first inverter 11 has an open failure, and FIG. 29 shows an open failure of the U-phase lower switching element 3L of the second inverter 12. An example of the case is shown. 25, 26, 30, and 31 are waveforms during power running, and FIGS. 27 to 29 are waveforms during regeneration. The alternate long and short dash line in FIGS. 25, 26, 30 and 31 indicates the time when the open failure occurs, and the alternate long and short dash line in FIGS. 28 and 29 switches the switching control signal in order to eliminate the distortion. Indicates the time of day.

図25に示すように、第1インバータ11のU相の上段側スイッチング素子3Hがオープン故障した状態で混合パルス幅変調制御により力行されると、3相電流波形は非対称で歪んだ波形となる。U相電流Iuは、負側に偏向し、V相電流Iv及びW相電流Iwは、正側に偏向した波形となる。ここで、回転電機制御装置1は、3相電流(U相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iw)を所定時間(例えば200[ms])に亘って積算する。負側に偏向したU相電流Iuが積算されたU相積算電流ΣIuは、図25に示すように、負側に増加していく(値は減少し、波形は下降していく)。また、正側に偏向したV相電流Iv及びW相電流Iwを積算したV相積算電流ΣIv及びW相積算電流ΣIwは、正側に増加していく(波形は上昇していく)。 As shown in FIG. 25, when the U-phase upper switching element 3H of the first inverter 11 is powered by the mixed pulse width modulation control in a state of open failure, the three-phase current waveform becomes an asymmetric and distorted waveform. The U-phase current Iu is deflected to the negative side, and the V-phase current Iv and the W-phase current Iw are waveforms deflected to the positive side. Here, the rotary electric machine control device 1 integrates a three-phase current (U-phase current Iu, V-phase current Iv, W-phase current Iw) over a predetermined time (for example, 200 [ms]). As shown in FIG. 25, the U-phase integrated current ΣIu in which the U-phase current Iu deflected to the negative side is integrated increases toward the negative side (the value decreases and the waveform decreases). Further, the V-phase integrated current ΣIv and the W-phase integrated current ΣIw obtained by integrating the V-phase current Iv and the W-phase current Iw deflected to the positive side increase to the positive side (the waveform increases).

回転電機制御装置1は、正側及び負側に予め規定された積算閾値を設定し、当該積算閾値を正側或いは負側に超えた場合に、短絡故障が発生していると判定するとともに、短絡故障の発生パターンを特定することができる。ここで、正側の積算閾値を“Ith+”とし、負側の閾値を“Ith−”とする。図25に例示した形態では、以下のような条件が成立するときに、オープン故障の発生が判定される。この条件を第1パターンとする。 The rotary electric machine control device 1 sets a predetermined integrated threshold value on the positive side and the negative side, and when the integrated threshold value is exceeded on the positive side or the negative side, it is determined that a short circuit failure has occurred and a short circuit failure has occurred. It is possible to identify the occurrence pattern of short-circuit failure. Here, the integration threshold value on the positive side is set to "It +", and the threshold value on the negative side is set to "Itth-". In the embodiment illustrated in FIG. 25, the occurrence of an open failure is determined when the following conditions are satisfied. This condition is the first pattern.

(ΣIu<Ith−)&&(ΣIv>Ith+)&&(ΣIw>Ith+) (ΣIu <It-) && (ΣIv> Is +) && (ΣIw> Is +)

尚、この条件は、第1インバータ11のU相の上段側スイッチング素子3Hがオープン故障した場合に加えて、第2インバータ12のU相の下段側スイッチング素子3Lがオープン故障した場合にも成立する。 It should be noted that this condition is satisfied not only when the upper switching element 3H of the U phase of the first inverter 11 fails open, but also when the lower switching element 3L of the U phase of the second inverter 12 fails open. ..

図26に示すように、第1インバータ11のU相の下段側スイッチング素子3Lがオープン故障した状態で混合パルス幅変調制御により力行された場合も、3相電流波形は非対称で歪んだ波形となる。U相電流Iuは、正側に偏向し、V相電流Iv及びW相電流Iwは、負側に偏向した波形となる。正側に偏向したU相電流Iuが積算されたU相積算電流ΣIuは、図26に示すように、正側に増加していく(波形は上昇していく)。また、負側に偏向したV相電流Iv及びW相電流Iwを積算したV相積算電流ΣIv及びW相積算電流ΣIwは、負側に増加していく(値は減少し、波形は下降していく)。図26に例示した形態では、以下のような条件が成立するときに、オープン故障の発生が判定される。この条件を第2パターンとする。 As shown in FIG. 26, the three-phase current waveform becomes an asymmetric and distorted waveform even when the power is applied by the mixed pulse width modulation control in a state where the lower switching element 3L of the U phase of the first inverter 11 is open-failed. .. The U-phase current Iu is deflected to the positive side, and the V-phase current Iv and the W-phase current Iw are waveforms deflected to the negative side. As shown in FIG. 26, the U-phase integrated current ΣIu in which the U-phase current Iu deflected to the positive side is integrated increases to the positive side (the waveform increases). Further, the V-phase integrated current ΣIv and the W-phase integrated current ΣIw obtained by integrating the V-phase current Iv and the W-phase current Iw deflected to the negative side increase to the negative side (the value decreases and the waveform decreases). go). In the embodiment illustrated in FIG. 26, the occurrence of an open failure is determined when the following conditions are satisfied. This condition is used as the second pattern.

(ΣIu>Ith+)&&(ΣIv<Ith−)&&(ΣIw<Ith−) (ΣIu> Is +) && (ΣIv <Itth-) && (ΣIw <Ith-)

尚、この条件は、第1インバータ11のU相の下段側スイッチング素子3Lがオープン故障した場合に加えて、第2インバータ12のU相の上段側スイッチング素子3Hがオープン故障した場合にも成立する。 It should be noted that this condition is satisfied not only when the lower U-phase switching element 3L of the first inverter 11 has an open failure, but also when the U-phase upper switching element 3H of the second inverter 12 has an open failure. ..

第1インバータ11及び第2インバータ12を構成する12個のスイッチング素子3がオープン故障した場合に成立する条件は下記の表3に示すように、第1パターンから第6パターンまでの6種類ある。以下の説明において、それぞれのスイッチング素子3は、3相の識別記号(U,V,W)、第1インバータ11及び第2インバータ12の識別番号(1,2)、上段側スイッチング素子3H及び下段側スイッチング素子3Lの識別記号(H,L)を用いて、例えば、第1インバータ11のU相の上段側スイッチング素子3Hであれば“U1H”、第2インバータ12のW相の下段側スイッチング素子3Lであれば“W2L”と表記する。 As shown in Table 3 below, there are six types of conditions that are satisfied when the 12 switching elements 3 constituting the first inverter 11 and the second inverter 12 fail in an open manner, from the first pattern to the sixth pattern. In the following description, each switching element 3 has a three-phase identification symbol (U, V, W), an identification number (1, 2) for the first inverter 11 and the second inverter 12, an upper switching element 3H, and a lower stage. Using the identification symbols (H, L) of the side switching element 3L, for example, "U1H" for the upper switching element 3H of the U phase of the first inverter 11, and the lower switching element of the W phase of the second inverter 12. If it is 3L, it is written as "W2L".

Figure 2021197889
Figure 2021197889

図27は、第1インバータ11のU相の上段側スイッチング素子3Hがオープン故障した状態で混合パルス幅変調制御により回生された場合の積算電流を示している。図14等に示すように、3相交流波形の歪みは僅かである。U相電流Iuは、やや負側に偏向し、V相電流Ivは、やや正側に偏向しているものの、W相電流Iwは、ほとんど偏向していない。このため、図27に示すように、U相積算電流ΣIuが負側に増加していく(値は減少し、波形は下降していく)傾向を示し、V相積算電流ΣIvが正側に増加していく(波形は上昇していく)傾向を示すものの、W相積算電流ΣIwは、正側にも負側にもほとんど増減しない。従って、時間が経過してもW相積算電流ΣIwは、表3に示すパターン1〜6の何れの条件も満たさず、オープン故障の検出条件を満たさない。従って、上段側スイッチング素子3Hがオープン故障した場合には、回生時には異常と検出されない(図15等参照)。 FIG. 27 shows the integrated current when the U-phase upper switching element 3H of the first inverter 11 is regenerated by the mixed pulse width modulation control in a state of open failure. As shown in FIG. 14 and the like, the distortion of the three-phase AC waveform is slight. The U-phase current Iu is slightly biased to the negative side, and the V-phase current Iv is slightly deflected to the positive side, but the W-phase current Iw is hardly deflected. Therefore, as shown in FIG. 27, the U-phase integrated current ΣIu tends to increase to the negative side (the value decreases and the waveform decreases), and the V-phase integrated current ΣIv increases to the positive side. Although it shows a tendency to increase (the waveform increases), the W-phase integrated current ΣIw hardly increases or decreases on either the positive side or the negative side. Therefore, even after a lapse of time, the W-phase integrated current ΣIw does not satisfy any of the conditions of patterns 1 to 6 shown in Table 3, and does not satisfy the open failure detection condition. Therefore, when the upper switching element 3H has an open failure, it is not detected as an abnormality during regeneration (see FIG. 15 and the like).

図28は、第1インバータ11のU相の下段側スイッチング素子3Lがオープン故障した状態で混合パルス幅変調制御により回生された場合の積算電流を示している。図13及び図14に示すように、U相電流Iuは、正側に偏向し、V相電流Iv及びW相電流Iwは、負側に偏向した波形となる。正側に偏向したU相電流Iuが積算されたU相積算電流ΣIuは、図28に示すように、正側に増加していく(波形は上昇していく)。また、負側に偏向したV相電流Iv及びW相電流Iwを積算したV相積算電流ΣIv及びW相積算電流ΣIwは、負側に増加していく(値は減少し、波形は下降していく)。力行時の第2パターンと同じく、下記が成立して、オープン故障の発生が判定される。 FIG. 28 shows the integrated current when the lower stage side switching element 3L of the U phase of the first inverter 11 is regenerated by the mixed pulse width modulation control in a state of open failure. As shown in FIGS. 13 and 14, the U-phase current Iu has a waveform deflected to the positive side, and the V-phase current Iv and the W-phase current Iw have waveforms deflected to the negative side. As shown in FIG. 28, the U-phase integrated current ΣIu in which the U-phase current Iu deflected to the positive side is integrated increases to the positive side (the waveform increases). Further, the V-phase integrated current ΣIv and the W-phase integrated current ΣIw obtained by integrating the V-phase current Iv and the W-phase current Iw deflected to the negative side increase to the negative side (the value decreases and the waveform decreases). go). Similar to the second pattern at the time of power running, the following is satisfied, and the occurrence of an open failure is determined.

(ΣIu>Ith+)&&(ΣIv<Ith−)&&(ΣIw<Ith−) (ΣIu> Is +) && (ΣIv <Itth-) && (ΣIw <Ith-)

その後、図21及び図22を参照して上述したように、歪を解消するためにスイッチング制御信号を入れ替えて回生フェールアクションが実行されると、回生時に第1インバータ11のU相の上段側スイッチング素子3Hがオープン故障した状態と等価となる(図27と同様の傾向を示すようになる。)。このため、積算電流の正側及び負側への増加も解消される。 After that, as described above with reference to FIGS. 21 and 22, when the regenerative fail action is executed by exchanging the switching control signals in order to eliminate the distortion, the upper switching of the U phase of the first inverter 11 is performed during regeneration. It is equivalent to the state in which the element 3H has an open failure (it shows the same tendency as in FIG. 27). Therefore, the increase of the integrated current to the positive side and the negative side is also eliminated.

図29は、第2インバータ12のU相の下段側スイッチング素子3Lがオープン故障した状態で混合パルス幅変調制御により回生された場合の積算電流を示している。図13及び図14に示すように、U相電流Iuは、負側に偏向し、V相電流Iv及びW相電流Iwは、正側に偏向した波形となる。負側に偏向したU相電流Iuが積算されたU相積算電流ΣIuは、図29に示すように、負側に増加していく(値は減少し、波形は下降していく)。また、正側に偏向したV相電流Iv及びW相電流Iwを積算したV相積算電流ΣIv及びW相積算電流ΣIwは、正側に増加していく(波形は上昇していく)。従って、力行時の第1パターンと同じく、下記が成立して、オープン故障の発生が判定される。 FIG. 29 shows the integrated current when the lower stage side switching element 3L of the U phase of the second inverter 12 is regenerated by the mixed pulse width modulation control in a state of open failure. As shown in FIGS. 13 and 14, the U-phase current Iu has a waveform deflected to the negative side, and the V-phase current Iv and the W-phase current Iw have waveforms deflected to the positive side. As shown in FIG. 29, the U-phase integrated current ΣIu in which the U-phase current Iu deflected to the negative side is integrated increases toward the negative side (the value decreases and the waveform decreases). Further, the V-phase integrated current ΣIv and the W-phase integrated current ΣIw obtained by integrating the V-phase current Iv and the W-phase current Iw deflected to the positive side increase to the positive side (the waveform increases). Therefore, as in the first pattern during power running, the following is satisfied and the occurrence of an open failure is determined.

(ΣIu<Ith−)&&(ΣIv>Ith+)&&(ΣIw>Ith+) (ΣIu <It-) && (ΣIv> Is +) && (ΣIw> Is +)

その後、図21及び図22を参照して上述したように、歪を解消するためにスイッチング制御信号を入れ替えて回生フェールアクションが実行されると、回生時に第2インバータ12のU相の上段側スイッチング素子3Hがオープン故障した状態と等価となる。このため、積算電流の正側及び負側への増加も解消される。 After that, as described above with reference to FIGS. 21 and 22, when the regenerative fail action is executed by exchanging the switching control signals in order to eliminate the distortion, the upper switching of the U phase of the second inverter 12 is performed during regeneration. It is equivalent to the state in which the element 3H has an open failure. Therefore, the increase of the integrated current to the positive side and the negative side is also eliminated.

回生時において、第1インバータ11及び第2インバータ12の下段側の6個のスイッチング素子3がオープン故障した場合に成立する条件は下記の表4に示すように、第1パターンから第6パターンまでの6種類ある。それぞれのパターンの番号と論理式は、表3と同じである。 As shown in Table 4 below, the conditions that are satisfied when the six switching elements 3 on the lower side of the first inverter 11 and the second inverter 12 fail to open during regeneration are from the first pattern to the sixth pattern. There are 6 types. The numbers and logical expressions of each pattern are the same as those in Table 3.

Figure 2021197889
Figure 2021197889

表3と表4とを組み合わせると、下記の表5に示すように、12個のスイッチング素子の何れにおいて、オープン故障が発生しているかを特定することができる。 By combining Table 3 and Table 4, as shown in Table 5 below, it is possible to specify which of the 12 switching elements the open failure has occurred.

Figure 2021197889
Figure 2021197889

図30は、第1インバータ11のU相の上段側スイッチング素子3Hがオープン故障した状態で混合パルス幅変調制御により超低回転速度で力行されている場合の積算電流を示している。図16及び図17に示すように、3相交流波形にはほとんど歪みが生じていない。このため、図30に示すように、U相積算電流ΣIu、V相積算電流ΣIv、W相積算電流ΣIwは、正側にも負側にもほとんど増減しない。従って、時間が経過してもW相積算電流ΣIwは、表3や表4に示すパターン1〜6の何れの条件も満足せず、オープン故障の検出条件を満たさない。 FIG. 30 shows the integrated current when the U-phase upper switching element 3H of the first inverter 11 is driven at an ultra-low rotation speed by mixed pulse width modulation control in a state of open failure. As shown in FIGS. 16 and 17, the three-phase AC waveform has almost no distortion. Therefore, as shown in FIG. 30, the U-phase integrated current ΣIu, the V-phase integrated current ΣIv, and the W-phase integrated current ΣIw hardly increase or decrease on either the positive side or the negative side. Therefore, even after a lapse of time, the W-phase integrated current ΣIw does not satisfy any of the conditions of patterns 1 to 6 shown in Tables 3 and 4, and does not satisfy the open failure detection condition.

図31は、第1インバータ11のU相の下段側スイッチング素子3Lがオープン故障した状態で混合パルス幅変調制御により超低回転速度で力行された場合の積層電流を示している。図16及び図17に示すように、3相電流波形は非対称で歪んだ波形となる。U相電流Iuは、正側に偏向し、V相電流Iv及びW相電流Iwは、負側に偏向した波形となる。正側に偏向したU相電流Iuが積算されたU相積算電流ΣIuは、図31に示すように、正側に増加していく(波形は上昇していく)。また、負側に偏向したV相電流Iv及びW相電流Iwを積算したV相積算電流ΣIv及びW相積算電流ΣIwは、負側に増加していく(値は減少し、波形は下降していく)。図31に例示した形態では、以下のような条件が成立するときに、オープン故障の発生が判定される。この条件は、表3及び表4の第2パターンと同じである。 FIG. 31 shows the stacking current when the lower switching element 3L of the U phase of the first inverter 11 is powered at an ultra-low rotation speed by the mixed pulse width modulation control in a state where the lower switching element 3L is open-failed. As shown in FIGS. 16 and 17, the three-phase current waveform is an asymmetric and distorted waveform. The U-phase current Iu is deflected to the positive side, and the V-phase current Iv and the W-phase current Iw are waveforms deflected to the negative side. As shown in FIG. 31, the U-phase integrated current ΣIu in which the U-phase current Iu deflected to the positive side is integrated increases to the positive side (the waveform increases). Further, the V-phase integrated current ΣIv and the W-phase integrated current ΣIw obtained by integrating the V-phase current Iv and the W-phase current Iw deflected to the negative side increase to the negative side (the value decreases and the waveform decreases). go). In the embodiment illustrated in FIG. 31, the occurrence of an open failure is determined when the following conditions are satisfied. This condition is the same as the second pattern in Tables 3 and 4.

(ΣIu>Ith+)&&(ΣIv<Ith−)&&(ΣIw<Ith−) (ΣIu> Is +) && (ΣIv <Itth-) && (ΣIw <Ith-)

超低回転速度の力行において、第1インバータ11及び第2インバータ12の下段側の6個のスイッチング素子3がオープン故障した場合に成立する条件は下記の表6に示すように、第1パターンから第6パターンまでの6種類ある。それぞれのパターンの番号と論理式は、表3及び表4と同じであり、表6は表4と同じである。 As shown in Table 6 below, the conditions that are satisfied when the six switching elements 3 on the lower side of the first inverter 11 and the second inverter 12 fail in open failure in power running at an ultra-low rotation speed are from the first pattern. There are 6 types up to the 6th pattern. The numbers and logical expressions of each pattern are the same as those in Tables 3 and 4, and Table 6 is the same as Table 4.

Figure 2021197889
Figure 2021197889

表3と表6とを組み合わせると、下記の表7に示すように、12個のスイッチング素子の何れにおいて、オープン故障が発生しているかを特定することができる。これは表5と同じである。 By combining Table 3 and Table 6, as shown in Table 7 below, it is possible to specify which of the 12 switching elements the open failure has occurred. This is the same as Table 5.

Figure 2021197889
Figure 2021197889

以下、図32〜図35のフローチャートも参照して、故障側アームを判別する手順について説明する。図32は、故障側アームを判別する全体的な手順の一例を示している。図33は、第1故障箇所判別処理(#10)の手順の一例を示し、図34は、第2故障箇所判別処理(#20)の手順の一例を示し、図35は、第3故障箇所判別処理(#30)の手順の一例を示している。 Hereinafter, a procedure for determining the faulty side arm will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 32 to 35. FIG. 32 shows an example of an overall procedure for determining the faulty side arm. FIG. 33 shows an example of the procedure of the first failure location determination process (# 10), FIG. 34 shows an example of the procedure of the second failure location determination process (# 20), and FIG. 35 shows a third failure location. An example of the procedure of the discrimination process (# 30) is shown.

上述したように、オープン故障の検出、及び故障側アームの判別には、交流電流の積算値である積算電流を求める必要がある。このため、交流電流(相電流)の積算が開始される(#1)。上述したように、例えば、200[ms]分の交流電流(Iu,Iv,Iw)が積算され、積算電流(ΣIu,ΣIv,ΣIw)が演算される。 As described above, in order to detect an open failure and determine the failure side arm, it is necessary to obtain an integrated current which is an integrated value of the alternating current. Therefore, the integration of the alternating current (phase current) is started (# 1). As described above, for example, 200 [ms] of alternating current (Iu, Iv, Iw) is integrated, and the integrated current (ΣIu, ΣIv, ΣIw) is calculated.

続くステップ#2では、過電流状態(OC)であるか否かが判定される。発明者らの実験やシミュレーションによれば、例えば図19に示す高出力領域Rocのように、回転電機80の出力トルクが大きく、回転速度も高いような動作領域においてオープン故障が生じた場合には、3相交流電流の瞬時値が非常に大きな値となることが確認された。このような場合には、インバータ10や回転電機80に備えられた不図示の過電流検出センサや過電流検出センサによって、過電流状態であることが検出され、検出結果が回転電機制御装置1に伝達される。過電流に対する対応は、優先順位が高いため、回転電機制御装置1は、他の制御を制限して、過電流状態を解消させる制御を優先的に実行する。ここでは、回転電機制御装置1は、シャットダウン制御(SDN)やアクティブショートサーキット制御(ASC)を実行して(#3a)、回転電機80の回転速度を低下させる(#3:減速処理)。回転電機制御装置1は、回転速度が目標速度(例えば、動作点が高出力領域Rocの外となる回転速度)に達すると、通常の制御(トルク制御)に復帰する(#3b,#3c)。 In the following step # 2, it is determined whether or not the overcurrent state (OC) is present. According to the experiments and simulations of the inventors, when an open failure occurs in an operating region where the output torque of the rotary electric machine 80 is large and the rotation speed is high, for example, as in the high output region Roc shown in FIG. It was confirmed that the instantaneous value of the three-phase alternating current became a very large value. In such a case, an overcurrent detection sensor or an overcurrent detection sensor (not shown) provided in the inverter 10 or the rotary electric machine 80 detects that the overcurrent state is present, and the detection result is transmitted to the rotary electric machine control device 1. Be transmitted. Since the response to the overcurrent has a high priority, the rotary electric machine control device 1 preferentially executes the control for resolving the overcurrent state by limiting other controls. Here, the rotary electric machine control device 1 executes shutdown control (SDN) and active short circuit control (ASC) (# 3a) to reduce the rotational speed of the rotary electric machine 80 (# 3: deceleration processing). When the rotation speed reaches the target speed (for example, the rotation speed at which the operating point is outside the high output region Roc), the rotary electric machine control device 1 returns to normal control (torque control) (# 3b, # 3c). ..

次に、回転電機80の動作状態が、力行(PWR)であるか、回生(ReGEN)であるかが判定される(#4)。回生である場合には、$1を経て、図35を参照して後述するように、第3故障箇所判別処理(#30)が実行される。回転電機80が力行している場合には、オープン故障(OPEN-FAIL)が検出されているか否かが判定される(#5)。ここでは、表3に示す6つのパターンの判定条件の何れか1つを満たしているか否かが判定され、何れか1つを満たしている場合に、オープン故障を生じていると検出される。尚、ステップ#5が実行される際の回転電機80の制御状態は第1制御状態に相当する。また、ここでは、図19に示す第1動作点Q1における第1制御状態で、オープン故障が検出されたとして説明する。$3,$5については図40及び図41を参照して後述する。 Next, it is determined whether the operating state of the rotary electric machine 80 is power running (PWR) or regeneration (ReGEN) (# 4). In the case of regeneration, the third failure location determination process (# 30) is executed after $ 1 as described later with reference to FIG. 35. When the rotary electric machine 80 is powering, it is determined whether or not an open failure (OPEN-FAIL) has been detected (# 5). Here, it is determined whether or not any one of the six patterns of determination conditions shown in Table 3 is satisfied, and if any one of the determination conditions is satisfied, it is detected that an open failure has occurred. The control state of the rotary electric machine 80 when step # 5 is executed corresponds to the first control state. Further, here, it is assumed that an open failure is detected in the first control state at the first operating point Q1 shown in FIG. $ 3 and $ 5 will be described later with reference to FIGS. 40 and 41.

オープン故障を生じていると判定されると、次に回転電機80が回生(ReGEN)可能であるか否かが判定される(#6)。上述したように、2つのインバータ10を備えた本実施形態では、オープン故障が生じた場合も、回転電機80の制御を継続し、車両の走行を継続させるように制御する。回転電機80を回生させると、回転電機80が減速するため、車両の走行速度が低く、回転電機80の回転速度も低い場合には、回生によって回転電機80が停止し、車両も停止してしまうおそれがある。つまり、車両の走行を継続させることが困難となる。ステップ#6では、例えば、回転電機80の回転速度が予め規定された第1規定回転速度以上であるか否かが判定される。 When it is determined that an open failure has occurred, it is next determined whether or not the rotary electric machine 80 can be regenerated (# 6). As described above, in the present embodiment provided with the two inverters 10, the rotary electric machine 80 is continuously controlled and the vehicle is controlled to continue running even when an open failure occurs. When the rotary electric machine 80 is regenerated, the rotary electric machine 80 decelerates. Therefore, if the traveling speed of the vehicle is low and the rotation speed of the rotary electric machine 80 is also low, the rotary electric machine 80 is stopped by the regeneration and the vehicle is also stopped. There is a risk. That is, it becomes difficult to continue the running of the vehicle. In step # 6, for example, it is determined whether or not the rotation speed of the rotary electric machine 80 is equal to or higher than the predetermined first specified rotation speed.

回転電機80の回転速度が第1規定回転速度以上の場合には、回転電機制御装置1は、回生トルク(ReGEN-TR)を設定して(#7)、第1故障箇所判別処理(#10)を実行する。回生トルクの設定によって、回転電機80の動作点は、図19に示す第1動作点Q1から第2動作点Q2へ移動する。回転電機制御装置1は、第1故障箇所判別処理(#10)の実行によって故障アームを特定した後、1つのインバータ10で回転電機80を駆動するシングルインバータ駆動制御(1-inv駆動)を実行する(#61(#60))。 When the rotation speed of the rotary electric machine 80 is equal to or higher than the first specified rotation speed, the rotary electric machine control device 1 sets a regenerative torque (ReGEN-TR) (# 7) and performs a first failure location determination process (# 10). ) Is executed. Depending on the setting of the regenerative torque, the operating point of the rotary electric machine 80 moves from the first operating point Q1 shown in FIG. 19 to the second operating point Q2. The rotary electric machine control device 1 executes single inverter drive control (1-inv drive) for driving the rotary electric machine 80 with one inverter 10 after identifying the failure arm by executing the first failure location determination process (# 10). (# 61 (# 60)).

ステップ#6において、回転電機80の回転速度が第1規定回転速度未満の場合には、第2故障箇所判別処理(#20)が実行される。第2故障箇所判別処理(#20)は、図16〜図18、図30,図31、表6,表7を参照して上述したように、超低回転速度での力行を伴う処理である。即ち、第2故障箇所判別処理(#20)は、第1規定回転速度よりも低い第2規定回転速度以下の回転速度で実行される。このため、第2故障箇所判別処理(#20)に先だって、回転電機80の回転速度を第2規定回転速度(超速側規定速度)に設定する処理が実行される(#8)。回転電機制御装置1は、第2故障箇所判別処理(#20)の実行によって故障アームを特定した後、1つのインバータ10で回転電機80を駆動するシングルインバータ駆動制御(1-inv駆動)を実行する(#62(#60))。 In step # 6, if the rotation speed of the rotary electric machine 80 is less than the first specified rotation speed, the second failure location determination process (# 20) is executed. The second failure location determination process (# 20) is a process involving power running at an ultra-low rotation speed, as described above with reference to FIGS. 16 to 18, 30, 31, and 6 and 7. .. That is, the second failure location determination process (# 20) is executed at a rotation speed lower than the first specified rotation speed and lower than the second specified rotation speed. Therefore, prior to the second failure location determination process (# 20), a process of setting the rotation speed of the rotary electric machine 80 to the second specified rotation speed (super-high speed side specified speed) is executed (# 8). The rotary electric machine control device 1 executes single inverter drive control (1-inv drive) for driving the rotary electric machine 80 with one inverter 10 after identifying the failure arm by executing the second failure location determination process (# 20). (# 62 (# 60)).

以下、図33を参照して、第1故障箇所判別処理(#10)について説明する。第1故障箇所判別処理(#10)では、はじめに、回生状態(第2制御状態)においてオープン故障が検出されるか否かが判定される(#11)。ここでは、表4に示す6つのパターンの判定条件の何れか1つを満たしているか否かが判定され、何れか1つを満たしている場合に、オープン故障を生じていると検出される。 Hereinafter, the first failure location determination process (# 10) will be described with reference to FIG. 33. In the first failure location determination process (# 10), it is first determined whether or not an open failure is detected in the regenerative state (second control state) (# 11). Here, it is determined whether or not any one of the six patterns of determination conditions shown in Table 4 is satisfied, and if any one of the determination conditions is satisfied, it is detected that an open failure has occurred.

ステップ#11においてオープン故障を生じていると判定された場合は、図21〜図23を参照して上述したように、回生における交流電流(Iu,Iv,Iw)の波形の歪みや偏向を解消させるために、回生フェールアクション(#12)が実行される。通常の回生、或いは回生フェールアクションを伴う回生によって、回転電機80の回転速度は低下し、動作点はシングルインバータ制御領域Rsの中まで移動する。ステップ#12に続くステップ#13a(#13)では、回転電機80の動作点がシングルインバータ制御領域Rs内であるか否かが判定される。動作点がシングルインバータ制御領域Rs内でなければ、動作点がシングルインバータ制御領域Rs内と判定されるまで、回生による減速が継続される(#14a(#14))。 When it is determined in step # 11 that an open failure has occurred, the distortion and deflection of the AC current (Iu, Iv, Iw) waveform in regeneration are eliminated as described above with reference to FIGS. 21 to 23. A regenerative fail action (# 12) is executed in order to cause the failure. Due to normal regeneration or regeneration accompanied by a regenerative fail action, the rotational speed of the rotary electric machine 80 decreases, and the operating point moves into the single inverter control region Rs. In step # 13a (# 13) following step # 12, it is determined whether or not the operating point of the rotary electric machine 80 is within the single inverter control region Rs. If the operating point is not within the single inverter control region Rs, deceleration by regeneration is continued until the operating point is determined to be within the single inverter control region Rs (# 14a (# 14)).

動作点がシングルインバータ制御領域Rsに入っている場合には、ステップ#5においてオープン故障が検出された際の故障パターンFPが、第1故障パターンFP1であるか否かが判定される(#15a(#15))。故障パターンが第1故障パターンFP1である場合には、故障側アームは、第1インバータ11の上段側アーム(inv1:H)又は第2インバータ12の下段側アーム(inv2-L)である。ステップ#11において、回生においてもオープン故障が検出されているので、故障側アームは、第2インバータ12の下段側アーム(inv2-L)である。従って、ステップ#16a(#16)において、故障箇所(FAIL)が、第2インバータ12の下段側アーム(inv2-LOW)であると設定される。 When the operating point is in the single inverter control region Rs, it is determined whether or not the failure pattern FP when the open failure is detected in step # 5 is the first failure pattern FP1 (# 15a). (# 15)). When the failure pattern is the first failure pattern FP1, the failure side arm is the upper arm (inv1: H) of the first inverter 11 or the lower arm (inv2-L) of the second inverter 12. In step # 11, since the open failure is detected even in the regeneration, the failure side arm is the lower arm (inv2-L) of the second inverter 12. Therefore, in step # 16a (# 16), the failure point (FAIL) is set to be the lower arm (inv2-LOW) of the second inverter 12.

回転電機制御装置1は、回転電機80の出力トルクがゼロとなるように制御するゼロニュートン制御(0Nm)を経て、動作点を第3動作点Q3に移動させ、下段側アームにオープン故障が生じている第2インバータ12を上段側アクティブショートサーキット制御(ASC-H)により制御すると共に、第1インバータ11をパルス幅変調により制御する(#17a(#17))。そして、回生から力行へと復帰させ(#18a(#18))、1つのインバータ10で回転電機80を駆動するシングルインバータ駆動制御(1-inv駆動)を実行する(#61(#60))。 The rotary electric machine control device 1 moves the operating point to the third operating point Q3 via zero Newton control (0Nm) that controls the output torque of the rotary electric machine 80 to be zero, and an open failure occurs in the lower arm. The second inverter 12 is controlled by the upper active short circuit control (ASC-H), and the first inverter 11 is controlled by pulse width modulation (# 17a (# 17)). Then, the regeneration is restored to power running (# 18a (# 18)), and single inverter drive control (1-inv drive) for driving the rotary electric machine 80 with one inverter 10 is executed (# 61 (# 60)). ..

ステップ#15a(#15)からステップ#16b(#16)、#17b(#17)、#18b(#18)、#61(#60)と遷移する経路も同様であるから、詳細な説明は省略する。また、ステップ#11からステップ#13b(#13)、#14b(#14)、#15b(#15)、#16c(#16)、#17c(#17)、#18c(#18)、#61(#60)と遷移する経路、及び、ステップ#15b(#15)からステップ#16d(#16)、#17d(#17)、#18d(#18)、#61(#60)と遷移する経路についても同様であるから詳細な説明は省略する。 The same applies to the transition path from step # 15a (# 15) to steps # 16b (# 16), # 17b (# 17), # 18b (# 18), and # 61 (# 60). Omit. Further, from step # 11, steps # 13b (# 13), # 14b (# 14), # 15b (# 15), # 16c (# 16), # 17c (# 17), # 18c (# 18), # The path that transitions to 61 (# 60), and the transition from step # 15b (# 15) to steps # 16d (# 16), # 17d (# 17), # 18d (# 18), # 61 (# 60). Since the same applies to the route to be used, detailed description thereof will be omitted.

尚、図21、図22、図28、図29等を参照して上述したように、回生フェールアクションが実行されると、交流電流(Iu,Iv,Iw)の歪みや偏向も抑制され、積算電流(ΣIu,ΣIv,ΣIw)の偏向も小さくなる。従って、表4を参照して上述したような回生時の判定条件も成立しなくなる。このため、ステップ#15、#16における判定に用いられる積算電流(ΣIu,ΣIv,ΣIw)は、ステップ#12において回生フェールアクションが実行される前に取得された値(例えばステップ#11における判定時に取得された値)であることが好ましい。或いは、ステップ#15、#16における判定は、回生フェールアクションの前に実行されると好適である。 As described above with reference to FIGS. 21, 22, 28, 29 and the like, when the regenerative fail action is executed, distortion and deflection of the AC current (Iu, Iv, Iw) are also suppressed and integrated. The deflection of the current (ΣIu, ΣIv, ΣIw) is also small. Therefore, the determination condition at the time of regeneration as described above with reference to Table 4 is no longer satisfied. Therefore, the integrated current (ΣIu, ΣIv, ΣIw) used for the determination in steps # 15 and # 16 is a value acquired before the regenerative fail action is executed in step # 12 (for example, at the time of determination in step # 11). The acquired value) is preferable. Alternatively, the determination in steps # 15 and # 16 is preferably performed before the regenerative fail action.

以下、図34を参照して、第2故障箇所判別処理(#20)について説明する。図32を参照して上述したように、第2故障箇所判別処理(#20)に先だって、回転電機80の回転速度を第2規定回転速度(超速側規定速度)に設定する超速側規定速度設定処理(#8)が実行される。超速側規定速度設定処理では、はじめに、回転電機80の回転速度が、第2規定回転速度(超速側規定速度)以下であるか否かが判定される(#81)。回転速度が、超速側規定速度よりも高い場合には、回転電機制御装置1は、シャットダウン制御(SDN)やアクティブショートサーキット制御(ASC)、ゼロニュートン制御(0Nm)により、回転電機80の回転速度を減速させる(#82)。回転電機80の回転速度が、第2規定回転速度(超速側規定速度)以下である場合には、回転電機80の制御モードをトルクモードに設定する(#83)。即ち、ステップ#82の減速のための制御を行っていない場合には、トルクモードが継続され、減速のための制御を行っている場合には、トルクモードに復帰することになる。 Hereinafter, the second failure location determination process (# 20) will be described with reference to FIG. 34. As described above with reference to FIG. 32, the super-speed side specified speed setting for setting the rotation speed of the rotary electric machine 80 to the second specified rotation speed (super-speed side specified speed) prior to the second failure location determination process (# 20). The process (# 8) is executed. In the ultra-high speed side specified speed setting process, first, it is determined whether or not the rotation speed of the rotary electric machine 80 is equal to or less than the second specified rotation speed (ultra-speed side specified speed) (# 81). When the rotation speed is higher than the specified speed on the ultra-high speed side, the rotation electric machine control device 1 controls the rotation speed of the rotary electric machine 80 by shutdown control (SDN), active short circuit control (ASC), and zero Newton control (0Nm). Decelerates (# 82). When the rotation speed of the rotary electric machine 80 is equal to or less than the second specified rotation speed (super-high speed side specified speed), the control mode of the rotary electric machine 80 is set to the torque mode (# 83). That is, if the control for deceleration in step # 82 is not performed, the torque mode is continued, and if the control for deceleration is performed, the torque mode is restored.

回転電機制御装置1は、回転電機80が第2規定回転速度(超速側規定速度)以下の回転速度で力行している状態(超低回転速度の力行(第2制御状態))において、オープン故障が検出されるか否かを判定する(#21)。ここでは、表6に示す6つのパターンの判定条件の何れか1つを満たしているか否かが判定され、何れか1つを満たしている場合に、オープン故障を生じていると検出される。 The rotary electric machine control device 1 has an open failure in a state where the rotary electric machine 80 is running at a rotation speed equal to or lower than the second specified rotation speed (super speed side specified speed) (power running at an ultra-low rotation speed (second control state)). Is determined (# 21). Here, it is determined whether or not any one of the determination conditions of the six patterns shown in Table 6 is satisfied, and if any one of the determination conditions is satisfied, it is detected that an open failure has occurred.

ステップ#21においてオープン故障を生じていると判定された場合は、ステップ#5においてオープン故障が検出された際の故障パターンFPが、第1故障パターンFP1であるか否かが判定される(#25a(#25))。故障パターンが第1故障パターンFP1である場合には、故障側アームは、第1インバータ11の上段側アーム(inv1:H)又は第2インバータ12の下段側アーム(inv2:L)である。ステップ#21において、超低回転速度の力行においてもオープン故障が検出されているので、故障側アームは、第2インバータ12の下段側アーム(inv2:L)である。従って、ステップ#26a(#26)において、故障箇所(FAIL)が、第2インバータ12の下段側アーム(inv2-LOW)であると設定される。 If it is determined in step # 21 that an open failure has occurred, it is determined whether or not the failure pattern FP when the open failure is detected in step # 5 is the first failure pattern FP1 (#). 25a (# 25)). When the failure pattern is the first failure pattern FP1, the failure side arm is the upper arm (inv1: H) of the first inverter 11 or the lower arm (inv2: L) of the second inverter 12. In step # 21, since the open failure is detected even in the power running at the ultra-low rotation speed, the failure side arm is the lower arm (inv2: L) of the second inverter 12. Therefore, in step # 26a (# 26), the failure location (FAIL) is set to be the lower arm (inv2-LOW) of the second inverter 12.

回転電機制御装置1は、下段側アームにオープン故障が生じている第2インバータ12を上段側アクティブショートサーキット制御(ASC-H)により制御すると共に、第1インバータ11をパルス幅変調により制御する(#27a(#27))。そして、超低回転速度の力行から、通常の力行へと復帰させ(#28a(#28))、1つのインバータ10で回転電機80を駆動するシングルインバータ駆動制御(1-inv駆動)を実行する(#62(#60))。 The rotary electric machine control device 1 controls the second inverter 12 in which the lower arm has an open failure by the upper active short circuit control (ASC-H), and controls the first inverter 11 by pulse width modulation (). # 27a (# 27)). Then, the power running at the ultra-low rotation speed is restored to the normal power running (# 28a (# 28)), and the single inverter drive control (1-inv drive) for driving the rotary electric machine 80 with one inverter 10 is executed. (# 62 (# 60)).

ステップ#25a(#15)からステップ#26b(#16)、#27b(#17)、#28b(#18)、#62(#60)と遷移する経路も同様であるから、詳細な説明は省略する。また、ステップ#21からステップ#25b(#25)、#26c(#26)、#27c(#27)、#28c(#28)、#62(#60)と遷移する経路、及び、ステップ#25b(#25)からステップ#26d(#26)、#27d(#27)、#28d(#28)、#62(#60)と遷移する経路についても同様であるから詳細な説明は省略する。 The same applies to the transition path from step # 25a (# 15) to steps # 26b (# 16), # 27b (# 17), # 28b (# 18), and # 62 (# 60). Omit. Further, the path transitioning from step # 21 to step # 25b (# 25), # 26c (# 26), # 27c (# 27), # 28c (# 28), # 62 (# 60), and step #. The same applies to the path transitioning from 25b (# 25) to steps # 26d (# 26), # 27d (# 27), # 28d (# 28), and # 62 (# 60), so detailed description thereof will be omitted. ..

以下、図35を参照して、第3故障箇所判別処理(#30)について説明する。図32に示すように、第3故障箇所判別処理(#30)は、ステップ#5の第1制御状態におけるオープン故障判別処理の前に分岐して実行される。第3故障箇所判別処理(#30)は、回転電機80が回生中に実行されるため、第2制御状態における故障判別処理に相当する。しかし、第3故障箇所判別処理(#30)は、第1制御状態における故障判別処理とは別に独立して実行される。上述したように、インバータ10が混合パルス幅変調制御によりスイッチングされる場合は、上段側アームにオープン故障が生じても、回生時の交流波形に生じる歪みが小さく、オープン故障の発生を検出することが困難である。従って、第3故障箇所判別処理(#30)では、下段側アームにオープン故障が生じた場合にのみ、オープン故障の発生を検出すると共に、故障したインバータ10を判別する。尚、回転電機80の運転状態が力行に遷移すると、第1制御状態におけるオープン故障検出が可能である。従って、第3故障箇所判別処理は、回転電機80が回生中に、少なくとも下段側アームにおいて短絡故障が生じたことを速やかに検出すると共に、故障箇所を特定するために実行される。 Hereinafter, the third failure location determination process (# 30) will be described with reference to FIG. 35. As shown in FIG. 32, the third failure location determination process (# 30) is branched and executed before the open failure determination process in the first control state of step # 5. The third failure location determination process (# 30) corresponds to the failure determination process in the second control state because the rotary electric machine 80 is executed during regeneration. However, the third failure location determination process (# 30) is executed independently of the failure determination process in the first control state. As described above, when the inverter 10 is switched by the mixed pulse width modulation control, even if an open failure occurs in the upper arm, the distortion generated in the AC waveform during regeneration is small, and the occurrence of the open failure is detected. Is difficult. Therefore, in the third failure location determination process (# 30), the occurrence of the open failure is detected and the failed inverter 10 is determined only when an open failure occurs in the lower arm. When the operating state of the rotary electric machine 80 shifts to power running, open failure detection in the first control state is possible. Therefore, the third failure location determination process is executed to promptly detect that a short-circuit failure has occurred at least in the lower arm during regeneration of the rotary electric machine 80 and to identify the failure location.

第3故障箇所判別処理(#30)では、はじめに、回生状態(第2制御状態)においてオープン故障が検出されるか否かが判定される(#31)。第3故障箇所判別処理においても、表4に示す6つのパターンの判定条件の何れか1つを満たしているか否かが判定され、何れか1つを満たしている場合に、オープン故障を生じていると検出される。ここでは、下段側故障パターンLFであることが検出される。上述したように、上段側アームにおいてオープン故障が生じていた場合には、第3故障箇所判別処理(#30)では、故障の検出も、故障箇所の判別も行えない。 In the third failure location determination process (# 30), it is first determined whether or not an open failure is detected in the regenerative state (second control state) (# 31). Also in the third failure location determination process, it is determined whether or not any one of the six patterns of determination conditions shown in Table 4 is satisfied, and if any one of the determination conditions is satisfied, an open failure occurs. Is detected. Here, it is detected that the failure pattern LF is on the lower side. As described above, when an open failure has occurred in the upper arm, the third failure location determination process (# 30) cannot detect the failure or determine the failure location.

ステップ#31においてオープン故障を生じていると判定された場合は、図21〜図23を参照して上述したように、回生における交流電流(Iu,Iv,Iw)の波形の歪みや偏向を解消させるために、回生フェールアクション(#32)が実行される。回生フェールアクションの実行によって、回転電機80の回転速度は低下し、動作点はシングルインバータ制御領域Rsの中まで移動する。ステップ#32に続くステップ#33では、回転電機80の動作点がシングルインバータ制御領域Rs内であるか否かが判定される。動作点がシングルインバータ制御領域Rs内でなければ、動作点がシングルインバータ制御領域Rs内と判定されるまで、回生による減速が継続される(#34)。 When it is determined in step # 31 that an open failure has occurred, the distortion and deflection of the AC current (Iu, Iv, Iw) waveform in regeneration are eliminated as described above with reference to FIGS. 21 to 23. A regenerative fail action (# 32) is executed in order to cause the failure. By executing the regenerative fail action, the rotation speed of the rotary electric machine 80 decreases, and the operating point moves into the single inverter control region Rs. In step # 33 following step # 32, it is determined whether or not the operating point of the rotary electric machine 80 is within the single inverter control region Rs. If the operating point is not within the single inverter control region Rs, deceleration by regeneration is continued until the operating point is determined to be within the single inverter control region Rs (# 34).

動作点がシングルインバータ制御領域Rsに入っている場合には、第1インバータ11の下段側アームと、第2インバータ12の下段側アームとの何れにおいてオープン故障が生じていたかが判定される。ここでは、オープン故障の検出相が第2インバータ12であるか否かが判定される(#35)。表4を参照して上述したように、回転電機制御装置1は、6つのパターンの判定条件の何れが成立したかによって、オープン故障しているスイッチング素子3を特定することができる。つまり、オープン故障が第1インバータ11で発生しているか、第2インバータ12で発生しているかは既知である。 When the operating point is within the single inverter control region Rs, it is determined in which of the lower arm of the first inverter 11 and the lower arm of the second inverter 12 the open failure has occurred. Here, it is determined whether or not the detection phase of the open failure is the second inverter 12 (# 35). As described above with reference to Table 4, the rotary electric machine control device 1 can identify the switching element 3 that has an open failure depending on which of the six patterns of determination conditions is satisfied. That is, it is known whether the open failure occurs in the first inverter 11 or the second inverter 12.

オープン故障が第2インバータ12で発生している場合は、ステップ#36a(#36)において、故障箇所(FAIL)が、第2インバータ12の下段側アーム(inv2-LOW)であると設定される。また、オープン故障が第1インバータ11で発生している場合は、ステップ#36b(#36)において、故障箇所(FAIL)が、第1インバータ11の下段側アーム(inv2-LOW)であると設定される。 When the open failure occurs in the second inverter 12, in step # 36a (# 36), the failure location (FAIL) is set to be the lower arm (inv2-LOW) of the second inverter 12. .. If an open failure has occurred in the first inverter 11, it is set in step # 36b (# 36) that the failure location (FAIL) is the lower arm (inv2-LOW) of the first inverter 11. Will be done.

オープン故障が第2インバータ12で発生している場合、回転電機制御装置1は、下段側アームにオープン故障が生じている第2インバータ12を上段側アクティブショートサーキット制御(ASC-H)により制御すると共に、第1インバータ11をパルス幅変調により制御する(#37a(#37))。そして、1つのインバータ10で回転電機80を駆動するシングルインバータ駆動制御(1-inv駆動)を実行する(#63(#60))。また、オープン故障が第1インバータ11で発生している場合、回転電機制御装置1は、下段側アームにオープン故障が生じている第1インバータ11を上段側アクティブショートサーキット制御(ASC-H)により制御すると共に、第2インバータ12をパルス幅変調により制御する(#37b(#37))。そして、1つのインバータ10で回転電機80を駆動するシングルインバータ駆動制御(1-inv駆動)を実行する(#63(#60))。 When the open failure occurs in the second inverter 12, the rotary electric machine control device 1 controls the second inverter 12 in which the lower arm has an open failure by the upper active short circuit control (ASC-H). At the same time, the first inverter 11 is controlled by pulse width modulation (# 37a (# 37)). Then, a single inverter drive control (1-inv drive) for driving the rotary electric machine 80 with one inverter 10 is executed (# 63 (# 60)). Further, when the open failure occurs in the first inverter 11, the rotary electric machine control device 1 controls the first inverter 11 in which the open failure has occurred in the lower arm by the upper active short circuit control (ASC-H). In addition to controlling, the second inverter 12 is controlled by pulse width modulation (# 37b (# 37)). Then, a single inverter drive control (1-inv drive) for driving the rotary electric machine 80 with one inverter 10 is executed (# 63 (# 60)).

尚、シングルインバータ駆動制御(#60)における制御形態は、連続パルス幅変調制御(CPWM)、不連続パルス幅変調制御(DPWM)のみに限らず、矩形波制御(1-Pulse)であってもよい。これらは例示であり、変調形式はどのようなものであってもよい。ここで、混合パルス幅変調制御は、第2期間T2においてスイッチング制御信号が非有効状態となり、システム損失を低減することができる。第1インバータ11と第2インバータ12とで互いに異なる期間を第2期間T2とすることで、全体としては、連続して複数のパルスによってスイッチングされる状態が実現できる。しかし、シングルインバータ駆動制御では、何れか一方のインバータ10のみがスイッチングされるため、混合パルス幅変調制御では、交流波形に歪みが生じる可能性がある。従って、シングルインバータ駆動制御は、電気角の一周期を通してパターンの異なる複数のパルスが出力されるパルス幅変調制御や、矩形波制御により実行されると好適である。しかし、制御形態として、混合パルス幅変調制御(MX-PWM)が選択されることを妨げるものでもない。 The control mode in the single inverter drive control (# 60) is not limited to continuous pulse width modulation control (CPWM) and discontinuous pulse width modulation control (DPWM), but may be rectangular wave control (1-Pulse). good. These are examples, and any modulation format may be used. Here, in the mixed pulse width modulation control, the switching control signal becomes ineffective in the second period T2, and the system loss can be reduced. By setting the period different from each other between the first inverter 11 and the second inverter 12 as the second period T2, it is possible to realize a state in which switching is continuously performed by a plurality of pulses as a whole. However, in the single inverter drive control, only one of the inverters 10 is switched, so that in the mixed pulse width modulation control, the AC waveform may be distorted. Therefore, it is preferable that the single inverter drive control is executed by pulse width modulation control or rectangular wave control in which a plurality of pulses having different patterns are output through one cycle of the electric angle. However, it does not prevent the mixed pulse width modulation control (MX-PWM) from being selected as the control mode.

また、図21、図22、図28、図29等を参照して上述したように、回生フェールアクションが実行されると、交流電流(Iu,Iv,Iw)の歪みや偏向も抑制され、積算電流(ΣIu,ΣIv,ΣIw)の偏向も小さくなる。従って、表4を参照して上述したような回生時における判定条件も成立しなくなる。このため、第1故障箇所判別処理(#10)と同様に、ステップ#35における判定に用いられる積算電流(ΣIu,ΣIv,ΣIw)は、ステップ#32において回生フェールアクションが実行される前に取得された値(例えばステップ#31の判定の際に取得された値)であることが好ましい。或いは、ステップ#35における判定は、回生フェールアクションの前に実行されると好適である。 Further, as described above with reference to FIGS. 21, 22, 28, 29 and the like, when the regenerative fail action is executed, the distortion and deflection of the alternating current (Iu, Iv, Iw) are suppressed and integrated. The deflection of the current (ΣIu, ΣIv, ΣIw) is also small. Therefore, the determination condition at the time of regeneration as described above with reference to Table 4 is no longer satisfied. Therefore, as in the first failure location determination process (# 10), the integrated current (ΣIu, ΣIv, ΣIw) used for the determination in step # 35 is acquired before the regenerative fail action is executed in step # 32. It is preferable that the value is (for example, the value acquired at the time of determination in step # 31). Alternatively, the determination in step # 35 is preferably performed prior to the regenerative fail action.

以上、説明したように、回転電機制御装置1は、1つのスイッチング素子3が常に開放状態となるオープン故障(1相オープン故障)が生じた場合に、複数相の交流電流(Iu,Iv,Iw)のそれぞれを積算して各相の電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)を演算し、それぞれの電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)の正負に基づいて、オープン故障の発生を検出すると共に、オープン故障が生じた箇所を判別する。第1インバータ11及び第2インバータ12が、混合パルス幅変調制御によりスイッチング制御されている場合、回転電機制御装置1は、第1制御状態(力行)におけるそれぞれの電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)の正負に基づき、第1故障パターンFP1、第2故障パターンFP2の何れが故障パターンFPでであるかを判別する。また、回転電機制御装置1は、第1制御状態(力行)とは異なる第2制御状態(回生/超低回転速度での力行)におけるそれぞれの電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)に基づき、第1下段側故障パターンLF1、第2下段側故障パターンLF2の何れが下段側故障パターンLFであるかを判別する。そして、回転電機制御装置1は、第1制御状態における判別結果と、第2制御状態における判別結果とに基づいて、第1インバータ11の上段側アーム、第1インバータ11の下段側アーム、第2インバータ12の上段側アーム、第2インバータ12の下段側アームの何れが故障側アームであるかを判別する。 As described above, the rotary electric machine control device 1 has a plurality of phases of alternating current (Iu, Iv, Iw) when an open failure (one-phase open failure) occurs in which one switching element 3 is always in an open state. ) Are integrated to calculate the current integrated value (ΣIu, ΣIv, ΣIw) of each phase, and the occurrence of an open failure is detected based on the positive and negative of each current integrated value (ΣIu, ΣIv, ΣIw). , Determine where the open failure occurred. When the first inverter 11 and the second inverter 12 are switched and controlled by the mixed pulse width modulation control, the rotary electric machine control device 1 has the respective current integrated values (ΣIu, ΣIv, ΣIw) in the first control state (power line). ), Which of the first failure pattern FP1 and the second failure pattern FP2 is the failure pattern FP is determined. Further, the rotary electric machine control device 1 is based on the respective current integrated values (ΣIu, ΣIv, ΣIw) in the second control state (regeneration / power running at an ultra-low rotation speed) different from the first control state (power running). It is determined which of the first lower stage side failure pattern LF1 and the second lower stage side failure pattern LF2 is the lower stage side failure pattern LF. Then, the rotary electric machine control device 1 has an upper arm of the first inverter 11, a lower arm of the first inverter 11, and a second arm based on the discrimination result in the first control state and the discrimination result in the second control state. It is determined which of the upper arm of the inverter 12 and the lower arm of the second inverter 12 is the failure side arm.

尚、上記においては、図32等を参照して、第1制御状態における判別の後で、第2制御状態における判別が行われる形態を例示した。しかし、第1制御状態と第2制御状態との順序は逆であってもよい。また、第1制御状態における判別結果と、第2制御状態における判別結果とに基づく判別には、例えば第1制御状態における判別結果がない場合も含まれる。第1制御状態における判別結果がなく、第2制御状態において下段側故障パターンLFが判別された場合には、第1下段側故障パターンLF1により第2インバータ12の下段側アームが故障側アームであることが特定され、第2下段側故障パターンLF2により第1インバータ11の下段側アームが故障側アームであることが特定される。第1制御状態における判別結果と、第2制御状態における判別結果との双方がある場合については、図15を参照して上述した通りである。 In addition, in the above, with reference to FIG. 32 and the like, the embodiment in which the discrimination in the second control state is performed after the discrimination in the first control state is illustrated. However, the order of the first control state and the second control state may be reversed. Further, the discrimination based on the discrimination result in the first control state and the discrimination result in the second control state includes, for example, the case where there is no discrimination result in the first control state. When there is no discrimination result in the first control state and the lower stage side failure pattern LF is determined in the second control state, the lower stage side arm of the second inverter 12 is the failure side arm by the first lower stage side failure pattern LF1. It is specified that the lower arm of the first inverter 11 is the failure side arm by the second lower side failure pattern LF2. The case where there are both the discrimination result in the first control state and the discrimination result in the second control state is as described above with reference to FIG.

尚、上段側アームでオープン故障が生じており、第1制御状態がない場合には、オープン故障を生じている故障側アームが特定されない。しかし、この場合、回転電機80は回生しており、回生時に上段側アームにオープン故障が生じていても交流電流(Iu,Iv,Iw)には歪みは生じない。従って、ほとんど影響がないため、オープン故障が検出されなくても問題はない。その後、回転電機80が力行すると、オープン故障が検出される。この際には、第1制御状態における判別の結果、第1故障パターンFP1、又は、第2故障パターンFP2であることが判別される。力行前の回生時において、第2制御状態における判別結果(下段側故障パターンLF無し)は取得済みであるから、回転電機制御装置1は、第1制御状態における判別結果と、第2制御状態における判別結果とに基づいて、故障側アームを特定することができる。当然ながら、力行においてオープン故障が検出された後、さらに回生、又は超低回転速度の力行を行い、改めて第2制御状態における判別結果を取得した後に、第1制御状態における判別結果と、第2制御状態における判別結果とに基づいて、故障側アームが特定されてもよい。 If an open failure has occurred in the upper arm and there is no first control state, the failed side arm in which the open failure has occurred cannot be specified. However, in this case, the rotary electric machine 80 is regenerated, and even if an open failure occurs in the upper arm during regeneration, the alternating current (Iu, Iv, Iw) is not distorted. Therefore, since there is almost no effect, there is no problem even if an open failure is not detected. After that, when the rotary electric machine 80 is driven, an open failure is detected. At this time, as a result of the determination in the first control state, it is determined that the first failure pattern FP1 or the second failure pattern FP2. Since the discrimination result in the second control state (without the lower failure pattern LF) has already been acquired at the time of regeneration before power running, the rotary electric machine control device 1 has the discrimination result in the first control state and the discrimination result in the second control state. The faulty side arm can be identified based on the determination result. As a matter of course, after the open failure is detected in the power running, the power running is further regenerated or the power running at an ultra-low rotation speed, and the discrimination result in the second control state is acquired again, and then the discrimination result in the first control state and the second The faulty side arm may be specified based on the determination result in the control state.

ところで、上述したように、回転電機制御装置1は、回転電機80の制御モードとして、損失低減優先モードと、ノイズ低減優先モードとを有している。表2を参照して上述したように、ノイズ低減優先モードでは、第1インバータ11及び第2インバータ12の双方が、混合パルス幅変調制御ではなく、一般的なパルス幅変調制御によって駆動される。第1インバータ11及び第2インバータ12の双方が、ノイズ低減優先モードで駆動されている際にオープン故障が生じた場合の3相交流の挙動は、図11〜図14等を参照して上述した挙動とは異なっている。 By the way, as described above, the rotary electric machine control device 1 has a loss reduction priority mode and a noise reduction priority mode as control modes of the rotary electric machine 80. As described above with reference to Table 2, in the noise reduction priority mode, both the first inverter 11 and the second inverter 12 are driven by general pulse width modulation control instead of mixed pulse width modulation control. The behavior of the three-phase alternating current when an open failure occurs when both the first inverter 11 and the second inverter 12 are driven in the noise reduction priority mode is described above with reference to FIGS. 11 to 14 and the like. It is different from the behavior.

図36〜図39は、図11〜図14と同様に、ノイズ低減優先モード(即ち、双方のインバータ10がパルス幅変調制御によって制御されている場合)において、オープン故障が生じた場合の3相交流波形(U相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iw)の一例を示す波形図である。図36及び図37は、図11及び図12と同様に、力行時にオープン故障が生じた場合の3相交流波形を示し、図38及び図39は、図13及び図14と同様に、回生時にオープン故障が生じた場合の3相交流波形を示している。図11〜図14と同様に、図36〜図39に共通して、U相のスイッチング素子3がオープン故障した場合の波形を示している。また、図11〜図14と同様に、図36〜図39に共通して、第1インバータ11の上段側(HIGHSIDE)のスイッチング素子3がオープン故障した場合の波形、第1インバータ11の下段側(LOWSIDE)のスイッチング素子3がオープン故障した場合の波形、第2インバータ12の上段側(HIGHSIDE)のスイッチング素子3がオープン故障した場合の波形、第2インバータ12の下段側(LOWSIDE)のスイッチング素子3がオープン故障した場合の波形、をマトリクス状に示している。また、図11に対する図12と同様に、図36に対して図37は、同じトルクにおいて回転電機80の回転速度が高い場合を示し、図13に対する図14と同様に、図38に対して図39は、同じトルクにおいて回転電機80の回転速度が高い場合を示している。 36 to 39 show three phases when an open failure occurs in the noise reduction priority mode (that is, when both inverters 10 are controlled by pulse width modulation control), as in FIGS. 11 to 14. It is a waveform diagram which shows an example of the AC waveform (U phase current Iu, V phase current Iv, W phase current Iw). 36 and 37 show a three-phase AC waveform when an open failure occurs during power running, as in FIGS. 11 and 12, and FIGS. 38 and 39 show a three-phase AC waveform during regeneration, as in FIGS. 13 and 14. The three-phase AC waveform when an open failure occurs is shown. Similar to FIGS. 11 to 14, FIGS. 36 to 39 show a waveform when the U-phase switching element 3 has an open failure. Further, similarly to FIGS. 11 to 14, in common with FIGS. 36 to 39, the waveform when the switching element 3 on the upper side (HIGHSIDE) of the first inverter 11 fails to open, the lower side of the first inverter 11. (LOWSIDE) waveform when the switching element 3 has an open failure, waveform when the switching element 3 on the upper side (HIGHSIDE) of the second inverter 12 has an open failure, switching element on the lower side (LOWSIDE) of the second inverter 12. The waveform when 3 has an open failure is shown in a matrix. Further, as in FIG. 12 with respect to FIG. 11, FIG. 37 with respect to FIG. 36 shows a case where the rotation speed of the rotary electric machine 80 is high with the same torque, and with respect to FIG. 38 as with FIG. 14 with respect to FIG. 39 shows a case where the rotation speed of the rotary electric machine 80 is high at the same torque.

図11及び図12と同様に、図36及び図37に示すように、力行時にオープン故障が生じると、第1インバータ11及び第2インバータ12の上段側であっても、下段側であっても、3相交流波形は非対称で歪んだ波形となる。また、3相交流波形は、第1インバータ11の上段側がオープン故障した場合と、第2インバータ12の下段側がオープン故障した場合とで同様の波形となり、第1インバータ11の下段側がオープン故障した場合と、第2インバータ12の上段側がオープン故障した場合とで同様の波形となる。 Similar to FIGS. 11 and 12, as shown in FIGS. 36 and 37, when an open failure occurs during power running, the first inverter 11 and the second inverter 12 may be on the upper side or the lower side. The three-phase AC waveform is an asymmetric and distorted waveform. Further, the three-phase AC waveform has the same waveforms when the upper side of the first inverter 11 has an open failure and when the lower side of the second inverter 12 has an open failure, and when the lower side of the first inverter 11 has an open failure. And, the same waveform is obtained when the upper side of the second inverter 12 fails to open.

また、図38及び図39に示すように、回生時にオープン故障が生じた場合も、第1インバータ11及び第2インバータ12の上段側であっても、下段側であっても、3相交流波形は非対称で歪んだ波形となる。また、3相交流波形は、第1インバータ11の上段側がオープン故障した場合と、第2インバータ12の下段側がオープン故障した場合とで同様の波形となり、第1インバータ11の下段側がオープン故障した場合と、第2インバータ12の上段側がオープン故障した場合とで同様の波形となる。 Further, as shown in FIGS. 38 and 39, even when an open failure occurs during regeneration, the three-phase AC waveform is on the upper side or the lower side of the first inverter 11 and the second inverter 12. Is an asymmetric and distorted waveform. Further, the three-phase AC waveform has the same waveforms when the upper side of the first inverter 11 has an open failure and when the lower side of the second inverter 12 has an open failure, and when the lower side of the first inverter 11 has an open failure. And, the same waveform is obtained when the upper side of the second inverter 12 fails to open.

損失低減優先モード(即ち、双方のインバータ10が混合パルス幅変調制御によって制御されている場合)においては、図13及び図14に示すように、回生時には、第1インバータ11及び第2インバータ12の下段側でオープン故障が生じた場合は、3相交流波形が非対称で歪んだ波形となるが、第1インバータ11及び第2インバータ12の上端側でオープン故障が生じた場合は、3相交流波形は、ほぼ対称でほぼ歪みの無い波形となる。 In the loss reduction priority mode (that is, when both inverters 10 are controlled by the mixed pulse width modulation control), as shown in FIGS. 13 and 14, during regeneration, the first inverter 11 and the second inverter 12 If an open failure occurs on the lower side, the three-phase AC waveform becomes an asymmetric and distorted waveform, but if an open failure occurs on the upper end side of the first inverter 11 and the second inverter 12, the three-phase AC waveform Is a waveform that is almost symmetrical and has almost no distortion.

即ち、損失低減優先モードでは、図15に示すように、力行時(超低回転速時は除く)には、どこでオープン故障が生じても3相交流波形は異常を示し、その異常の形態は、図15に示す第1故障パターンFP1と、第2故障パターンFP2とに大別された。一方、回生時には、第1インバータ11及び第2インバータ12の下段側においてオープン故障が生じた場合にのみ、3相交流波形は異常を示す。従って、力行時と回生時とにおける、3相交流波形の状態を照合すれば、オープン故障が検出された場合に、どちらのインバータ10の上段側及び下段側でオープン故障が生じているかを判別することが可能である(表3〜表5、及びこれらを参照した上記の説明も参照。)。 That is, in the loss reduction priority mode, as shown in FIG. 15, during power running (excluding ultra-low rotation speed), the three-phase AC waveform shows an abnormality no matter where an open failure occurs, and the form of the abnormality is. , The first failure pattern FP1 shown in FIG. 15 and the second failure pattern FP2 are roughly classified. On the other hand, at the time of regeneration, the three-phase AC waveform shows an abnormality only when an open failure occurs on the lower side of the first inverter 11 and the second inverter 12. Therefore, by collating the states of the three-phase AC waveforms during power running and regeneration, when an open failure is detected, it is determined which inverter 10 has an open failure on the upper side or the lower side. It is possible (see also Tables 3-5 and the above description with reference to them).

しかし、ノイズ低減優先モードでは、図42に示すように、力行時と回生時とにおいて、3相交流波形の状態が同じ傾向を示す。つまり、力行時と回生時とのどちらの場合にも、オープン故障が生じている場合には、第1故障パターンFP1又は第2故障パターンFP2が故障パターンFPとして判別可能である。このため、どちらのインバータ10の上段側及び下段側でオープン故障が生じているかを判別することができない。そこで、回転電機制御装置1は、第1インバータ11及び第2インバータ12の何れか一方が故障インバータであると仮定し、その仮定の上で、シングルインバータ制御領域Rsにおいて故障していないと仮定した方のインバータ10を介して回転電機80を駆動制御する(1-inv駆動)。 However, in the noise reduction priority mode, as shown in FIG. 42, the states of the three-phase AC waveform show the same tendency during power running and regeneration. That is, in both the power running time and the regeneration time, when an open failure occurs, the first failure pattern FP1 or the second failure pattern FP2 can be discriminated as the failure pattern FP. Therefore, it is not possible to determine which of the inverters 10 has an open failure on the upper side or the lower side. Therefore, the rotary electric machine control device 1 assumes that either the first inverter 11 or the second inverter 12 is a failed inverter, and based on that assumption, it is assumed that the single inverter control region Rs has not failed. The rotary electric machine 80 is driven and controlled (1-inv drive) via the inverter 10 on the other side.

その後、異常(オープン故障)が検出されなければ、仮定が正しかったこととなるので、故障と仮定した方のインバータ10を故障インバータとして確定させる。一方、さらに異常(オープン故障)が検出された場合には、仮定が誤っていたことになるので、故障と仮定した方ではないインバータ10を故障インバータとして確定させる。そして、正しい故障インバータが特定された状態で、シングルインバータ制御領域Rsにおいて故障していない方のインバータ10(正常インバータ)を介して回転電機80を駆動制御する(1-inv駆動)。 After that, if no abnormality (open failure) is detected, the assumption is correct, and the inverter 10 assuming the failure is determined as the failed inverter. On the other hand, if an abnormality (open failure) is further detected, the assumption is incorrect. Therefore, the inverter 10 that is not the one that is assumed to be a failure is determined as the failed inverter. Then, with the correct failed inverter specified, the rotary electric machine 80 is driven and controlled (1-inv drive) via the inverter 10 (normal inverter) that has not failed in the single inverter control region Rs.

以下、図40のフローチャートも参照して説明する。図36、図37、図42を参照して上述したように、インバータ10が混合パルス幅変調制御ではなく、一般的なパルス幅変調制御によりスイッチングされる場合においても、第1制御状態におけるオープン故障の検出によって、故障パターンFPを判別することができる(ステップ#5)。従って、ここでは、ステップ#5に続く処理について説明する。 Hereinafter, the flowchart of FIG. 40 will also be referred to and described. As described above with reference to FIGS. 36, 37, and 42, even when the inverter 10 is switched by general pulse width modulation control instead of mixed pulse width modulation control, an open failure in the first control state The failure pattern FP can be determined by the detection of (step # 5). Therefore, here, the process following step # 5 will be described.

はじめに、ステップ#41において、回転電機80の動作点がシングルインバータ制御領域Rs内であるか否かが判定される。動作点がシングルインバータ制御領域Rs内でなければ、動作点がシングルインバータ制御領域Rs内と判定されるまで、例えばシャットダウン制御(SDN)やアクティブショートサーキット制御(ASC)、ゼロニュートン制御(0Nm)による減速が実行される(#42)。動作点がシングルインバータ制御領域Rsである場合には、回転電機80の制御モードがトルクモードに設定される(#43)。即ち、ステップ#42の減速のための制御を行っていない場合には、トルクモードが継続され、減速のための制御を行っている場合には、トルクモードに復帰することになる。 First, in step # 41, it is determined whether or not the operating point of the rotary electric machine 80 is within the single inverter control region Rs. If the operating point is not within the single inverter control area Rs, for example, shutdown control (SDN), active short circuit control (ASC), or zero Newton control (0Nm) is used until the operating point is determined to be within the single inverter control area Rs. Deceleration is performed (# 42). When the operating point is the single inverter control region Rs, the control mode of the rotary electric machine 80 is set to the torque mode (# 43). That is, if the control for deceleration in step # 42 is not performed, the torque mode is continued, and if the control for deceleration is performed, the torque mode is restored.

ステップ#5においてオープン故障が検出された際の故障パターンFPは、第1故障パターンFP1又は第2故障パターンFP2である。従って、第1インバータ11及び第2インバータ12の何れのインバータ10においてオープン故障が生じているかは不明である。そこで、回転電機制御装置1は、何れか一方のインバータ10においてオープン故障が生じていると仮定する。即ち、回転電機制御装置1は、第1インバータ11及び第2インバータ12の何れか一方のインバータ10を、オープン故障を生じた故障インバータと仮定して故障仮定インバータに設定し、他方のインバータ10を故障していない正常インバータと仮定して、正常仮定インバータに設定する(#51)。ここでは、第1インバータ11を正常仮定インバータ(NORMAL)と設定し、第2インバータ12を故障仮定インバータ(OPEN-FAIL)と設定している。当然ながらこの仮定は逆であってもよい。 The failure pattern FP when an open failure is detected in step # 5 is the first failure pattern FP1 or the second failure pattern FP2. Therefore, it is unclear which of the inverters 10 of the first inverter 11 and the second inverter 12 has an open failure. Therefore, it is assumed that the rotary electric machine control device 1 has an open failure in either of the inverters 10. That is, the rotary electric machine control device 1 sets one of the inverters 10 of the first inverter 11 and the second inverter 12 as a failure assumption inverter assuming that an open failure has occurred, and sets the other inverter 10 as a failure assumption inverter. Assuming a normal inverter that has not failed, set it to a normal assumed inverter (# 51). Here, the first inverter 11 is set as a normal assumption inverter (NORMAL), and the second inverter 12 is set as a failure assumption inverter (OPEN-FAIL). Of course, this assumption may be reversed.

例えば、ステップ#5においてオープン故障が検出された際の故障パターンFPが第1故障パターンFP1であったとすれば、故障側アームは、第1インバータ11の上段側アーム又は第2インバータ12の下段側アームである。ステップ#51において、第2インバータ12を故障仮定インバータに設定しているので、故障側アームは、第2インバータ12の下段側アームであると仮定されていることになる。即ち、第2インバータ12の下段側アームは、故障側仮定アームとして設定される。 For example, if the failure pattern FP when the open failure is detected in step # 5 is the first failure pattern FP1, the failure side arm is the upper arm on the first inverter 11 or the lower arm on the second inverter 12. It is an arm. Since the second inverter 12 is set as the failure assumption inverter in step # 51, the failure side arm is assumed to be the lower arm of the second inverter 12. That is, the lower arm of the second inverter 12 is set as a failure side hypothetical arm.

ステップ#52では、ステップ#51で設定された故障仮定インバータと、ステップ#5で判別された故障パターンFPとに基づいて、オープン故障(OPEN-FAIL)を生じている故障側アーム(故障側仮定アーム)が、上段側アームであるか、下段側アームであるかを判定する。ここでは、故障側アームは、下段側アームであるから、回転電機制御装置1は、第2インバータ12を上段側アクティブショートサーキット制御(ASC-H)により制御し、第1インバータ11をパルス幅変調制御により制御する(#53a(#53))。 In step # 52, the failure side arm (failure side assumption) in which an open failure (OPEN-FAIL) occurs based on the failure assumption inverter set in step # 51 and the failure pattern FP determined in step # 5. It is determined whether the arm) is the upper arm or the lower arm. Here, since the faulty side arm is the lower stage arm, the rotary electric machine control device 1 controls the second inverter 12 by the upper stage side active short circuit control (ASC-H), and the first inverter 11 is pulse width modulated. It is controlled by control (# 53a (# 53)).

新たな制御形態によるインバータ10のスイッチングが開始されると、相電流が再積算され始める(#54a(#54))。即ち、3相電流(Iu,Iv,Iw)の積算値が一度リセットされ、再度、積算電流(ΣIu,ΣIv,ΣIw)が演算される。次に、ステップ#55a(#55)において、これらの積算電流(ΣIu,ΣIv,ΣIw)に基づき、オープン故障が検出されるか否かが判定される。ここで、オープン故障が検出された場合には、ステップ#51及びステップ#52における仮定に誤りがあったということになる。つまり、故障側アームは、第2インバータ12の下段側アームではなく、第1故障パターンFP1における他方側である第1インバータ11の上段側アームということが判る。 When the switching of the inverter 10 according to the new control mode is started, the phase current starts to be reintegrated (# 54a (# 54)). That is, the integrated value of the three-phase current (Iu, Iv, Iw) is reset once, and the integrated current (ΣIu, ΣIv, ΣIw) is calculated again. Next, in step # 55a (# 55), it is determined whether or not an open failure is detected based on these integrated currents (ΣIu, ΣIv, ΣIw). Here, when an open failure is detected, it means that the assumptions in steps # 51 and # 52 are incorrect. That is, it can be seen that the failure-side arm is not the lower-stage side arm of the second inverter 12, but the upper-stage side arm of the first inverter 11 which is the other side in the first failure pattern FP1.

回転電機制御装置1は、故障箇所(FAIL)が、第1インバータ11の上段側アーム(inv1-HIGH)であると設定する(#56a(#56))。そして、回転電機制御装置1は、上段側アームにオープン故障が生じている第1インバータ11を下段側アクティブショートサーキット制御(ASC-L)により制御すると共に、第2インバータ12をパルス幅変調により制御する(#57a(#57))。そして、1つのインバータ10で回転電機80を駆動するシングルインバータ駆動制御(1-inv駆動)を実行する(#65(#60))。 The rotary electric machine control device 1 sets that the failure point (FAIL) is the upper arm (inv1-HIGH) of the first inverter 11 (# 56a (# 56)). Then, the rotary electric machine control device 1 controls the first inverter 11 in which the upper arm has an open failure by the lower active short circuit control (ASC-L), and controls the second inverter 12 by pulse width modulation. (# 57a (# 57)). Then, a single inverter drive control (1-inv drive) for driving the rotary electric machine 80 with one inverter 10 is executed (# 65 (# 60)).

ステップ#55a(#55)において、オープン故障が検出されなかった場合は、ステップ#51及びステップ#52における仮定が正しかったということになる。つまり、故障側アームは、仮定の通り、第2インバータ12の下段側アームであるということが判る。故障箇所(FAIL)は、第2インバータ12の下段側アーム(inv2-LOW)であると設定される(#56b(#56))。そして、回転電機制御装置1は、下段側アームにオープン故障が生じている第2インバータ12を上段側アクティブショートサーキット制御(ASC-H)により制御すると共に、第1インバータ11をパルス幅変調により制御する(#57b(#57))。そして、1つのインバータ10で回転電機80を駆動するシングルインバータ駆動制御(1-inv駆動)を実行する(#65(#60))。 If no open failure is detected in step # 55a (# 55), it means that the assumptions in steps # 51 and # 52 were correct. That is, it can be seen that the faulty side arm is the lower arm on the second inverter 12 as assumed. The failure point (FAIL) is set to be the lower arm (inv2-LOW) of the second inverter 12 (# 56b (# 56)). Then, the rotary electric machine control device 1 controls the second inverter 12 in which the lower arm has an open failure by the upper active short circuit control (ASC-H), and controls the first inverter 11 by pulse width modulation. (# 57b (# 57)). Then, a single inverter drive control (1-inv drive) for driving the rotary electric machine 80 with one inverter 10 is executed (# 65 (# 60)).

ステップ#52からステップ#53b(#53)、#54b(#54)、#55b(#55)、#56c(#56)、#57c(#57)、#65(#60)と遷移する経路も同様であるから、詳細な説明は省略する。また、ステップ#55b(#55)からステップ#56d(#56)、#57d(#27)、#65(#60)と遷移する経路についても同様であるから詳細な説明は省略する。尚、ノイズ低減優先モードでは、一般的なパルス幅変調制御によりインバータ10がスイッチングされている。このため、シングルインバータ駆動制御(1-inv駆動)の実行に際して、混合パルス幅変調制御から一般的なパルス幅変調制御へ制御方式を変更しなくてもよい。 Routes that transition from step # 52 to steps # 53b (# 53), # 54b (# 54), # 55b (# 55), # 56c (# 56), # 57c (# 57), # 65 (# 60). The same applies to the above, and detailed description thereof will be omitted. Further, since the same applies to the path transitioning from step # 55b (# 55) to steps # 56d (# 56), # 57d (# 27), and # 65 (# 60), detailed description thereof will be omitted. In the noise reduction priority mode, the inverter 10 is switched by general pulse width modulation control. Therefore, when executing the single inverter drive control (1-inv drive), it is not necessary to change the control method from the mixed pulse width modulation control to the general pulse width modulation control.

このように、インバータ10の制御方式が混合パルス幅変調制御ではない場合も、回転電機制御装置1は、それぞれの電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)の正負に基づき、オープン故障の故障パターンFPが、第1故障パターンFP1であるか、第2故障パターンFP2であるかを判別し、その後、第1インバータ11及び第2インバータ12の何れか一方のインバータ10を、故障インバータと仮定して故障仮定インバータとする。そして、回転電機制御装置1は、判別された故障パターンFPに基づいて、当該故障仮定インバータの上段側アーム及び下段側アームの内、故障側アームと仮定される故障側仮定アームのスイッチング素子3の全てをオン状態とし、他方の側の非故障側仮定アームのスイッチング素子3の全てをオン状態としてアクティブショートサーキット制御を行うと共に、故障仮定インバータとは異なるインバータ10(正常仮定インバータ)をスイッチング制御する。その後、回転電機制御装置1は、それぞれの電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)の正負に基づき、オープン故障が検出されなかった場合には、故障仮定インバータが故障インバータであると判別すると共に、故障側仮定アームが故障側アームであると判別する。オープン故障が検出された場合には、回転電機制御装置1は、故障仮定インバータとは異なるインバータ10が故障インバータであると判別すると共に、故障パターンFPに基づいて当該故障インバータにおける故障側アームを判別する。 As described above, even when the control method of the inverter 10 is not the mixed pulse width modulation control, the rotary electric machine control device 1 has a failure pattern FP of an open failure based on the positive and negative of each current integrated value (ΣIu, ΣIv, ΣIw). Determines whether the inverter has the first failure pattern FP1 or the second failure pattern FP2, and then fails by assuming that the inverter 10 of either the first inverter 11 or the second inverter 12 is a failure inverter. Assumed inverter. Then, the rotary electric machine control device 1 is a switching element 3 of the failure side assumption arm assumed to be the failure side arm among the upper stage side arm and the lower stage side arm of the failure assumption inverter based on the determined failure pattern FP. The active short circuit control is performed with all of the switching elements 3 of the non-failure side assumption arm on the other side turned on, and the inverter 10 (normal assumption inverter) different from the failure assumption inverter is switched and controlled. .. After that, the rotary electric machine control device 1 determines that the failure assumption inverter is a failure inverter when an open failure is not detected based on the positive and negative of each current integrated value (ΣIu, ΣIv, ΣIw). It is determined that the faulty side assumed arm is the faulty side arm. When an open failure is detected, the rotary electric machine control device 1 determines that the inverter 10 different from the failure assumption inverter is the failure inverter, and determines the failure side arm in the failure inverter based on the failure pattern FP. do.

尚、図40のフローチャートを参照して上述したような、故障インバータを仮定する方法は、当然ながら、制御方式が混合パルス幅変調制御の場合にも適用可能である。 The method of assuming a failed inverter as described above with reference to the flowchart of FIG. 40 is, of course, applicable even when the control method is mixed pulse width modulation control.

また、上記においては、第1インバータ11及び第2インバータ12の何れか一方が故障インバータであると仮定して、故障インバータを判別すると共に、故障箇所を特定する形態を例示した。しかし、図41のフローチャートに示すように、制御方式をパルス幅変調制御から混合パルス幅変調制御に変更した上で、$5を経由して、図32〜図34を参照して上述した第1故障箇所判別処理(#10)、又は第2故障箇所判別処理(#20)により、故障インバータを判別すると共に、故障箇所を特定してもよい。 Further, in the above, it is assumed that one of the first inverter 11 and the second inverter 12 is a failed inverter, and a mode of determining the failed inverter and specifying the failed portion is illustrated. However, as shown in the flowchart of FIG. 41, after changing the control method from pulse width modulation control to mixed pulse width modulation control, the first described above with reference to FIGS. 32 to 34 via $ 5. The faulty inverter may be discriminated and the faulty part may be specified by the faulty part discriminating process (# 10) or the second faulty part discriminating process (# 20).

即ち、回転電機制御装置1は、第1インバータ11及び第2インバータ12の双方のインバータ10を、混合パルス幅変調制御ではなく、第2期間T2においてもパターンの異なる複数のパルスが出力されて電気角の一周期を通してパターンの異なる複数のパルスが出力されるパルス幅変調制御、又は電気角の一周期において1つのパルスが出力される矩形波制御により制御している場合に、第1制御状態においてオープン故障の発生を検出した場合には、第1制御状態において、故障パターンFPを判別し、その後、第1インバータ11及び第2インバータ12の双方のインバータ10の制御方式を混合パルス幅変調制御に変更して、第2制御状態において、下段側故障パターンLFであるか否かを判別し、その後、第1制御状態の判別結果と第2制御状態の判別結果とに基づいて、故障側アームを判別してもよい。 That is, the rotary electric machine control device 1 outputs a plurality of pulses having different patterns to the inverters 10 of both the first inverter 11 and the second inverter 12 not in the mixed pulse width modulation control but also in the second period T2. In the first control state, when controlled by pulse width modulation control in which a plurality of pulses having different patterns are output through one cycle of the corner, or by square wave control in which one pulse is output in one cycle of the electric angle. When the occurrence of an open failure is detected, the failure pattern FP is determined in the first control state, and then the control method of the inverters 10 of both the first inverter 11 and the second inverter 12 is changed to the mixed pulse width modulation control. By changing, in the second control state, it is determined whether or not the lower side failure pattern LF is present, and then the failure side arm is set based on the determination result of the first control state and the determination result of the second control state. It may be determined.

上述したように、ノイズ低減優先モードでは、力行時と回生時とのどちらの場合にも、オープン故障が生じている場合には、第1故障パターンFP1又は第2故障パターンFP2が故障パターンFPとして判別可能である。従って、ノイズ低減優先モードでは、第1制御状態に力行及び回生が含まれる。つまり、制御方式を混合パルス幅変調制御に変更する前における第1制御状態には、力行及び回生が含まれる。制御方式を混合パルス幅変調制御に変更した後の第2制御状態は、損失低減優先モードと同様に、回生、又は超低回転速度の力行である。 As described above, in the noise reduction priority mode, when an open failure occurs in both the power running and the regeneration, the first failure pattern FP1 or the second failure pattern FP2 is used as the failure pattern FP. It can be discriminated. Therefore, in the noise reduction priority mode, the first control state includes power running and regeneration. That is, the first control state before changing the control method to the mixed pulse width modulation control includes power running and regeneration. The second control state after changing the control method to the mixed pulse width modulation control is regeneration or power running at an ultra-low rotation speed, as in the loss reduction priority mode.

以上説明したように、本実施形態によれば、オープン巻線のステータコイル8の両端にそれぞれ備えられた2つのインバータ10を構成するスイッチング素子3の内の1つが、オープン故障を生じた場合に、故障箇所を特定することができる。 As described above, according to the present embodiment, when one of the switching elements 3 constituting the two inverters 10 provided at both ends of the stator coil 8 of the open winding causes an open failure. , The faulty part can be identified.

〔実施形態の概要〕
以下、上記において説明した回転電機制御装置(1)の概要について簡単に説明する。
[Outline of Embodiment]
Hereinafter, the outline of the rotary electric machine control device (1) described above will be briefly described.

1つの態様として、互いに独立した複数相のオープン巻線(8)を有する回転電機(80)を、第1インバータ(11)及び第2インバータ(12)を介して駆動制御する回転電機制御装置(1)であって、前記第1インバータ(11)は、複数相の前記オープン巻線(8)の一端側に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換し、前記第2インバータ(12)は、複数相の前記オープン巻線(8)の他端側に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換し、前記第1インバータ(11)及び前記第2インバータ(12)は、それぞれ交流1相分のアーム(3A)が上段側スイッチング素子(3H)と下段側スイッチング素子(3L)との直列回路により構成され、前記第1インバータ(11)と前記第2インバータ(12)とのそれぞれを、互いに独立して制御可能であり、前記第1インバータ(11)及び前記第2インバータ(12)の何れか一方のインバータ(10)において、1つのスイッチング素子(3)が常に開放状態となるオープン故障が生じた場合に、複数相の交流電流(Iu,Iv,Iw)のそれぞれを積算して各相の電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)を演算し、それぞれの前記電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)の正負に基づいて、前記オープン故障の発生を検出すると共に、前記オープン故障が生じた箇所を判別するものであり、前記第1インバータ(11)及び前記第2インバータ(12)の双方の前記インバータ(10)を、電気角の1/2周期である第1期間においてパターンの異なる複数のパルスが出力され、残りの1/2周期である第2期間において非有効状態が継続するように制御される混合パルス幅変調制御により制御している際に、前記オープン故障の発生を検出した場合には、第1制御状態におけるそれぞれの前記電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)の正負に基づき、前記第1インバータ(11)の上段側アーム又は前記第2インバータ(12)の下段側アームの何れかが前記オープン故障を生じた故障側アームである第1故障パターン(FP1)、及び、前記第1インバータ(11)の前記下段側アーム又は前記第2インバータ(12)の前記上段側アームの何れかが前記故障側アームである第2故障パターン(FP2)、の何れの故障パターン(FP)であるかを判別し、前記第1制御状態とは異なる第2制御状態におけるそれぞれの前記電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)に基づき、前記第2インバータ(12)の前記下段側アームが前記故障側アームである第1下段側故障パターン(LF1)、及び前記第1インバータ(11)の前記下段側アームが前記故障側アームである第2下段側故障パターン(LF2)、の何れの下段側故障パターン(LF)であるかを判別し、前記第1制御状態における判別結果と、前記第2制御状態における判別結果とに基づいて、前記第1インバータ(11)の前記上段側アーム、前記第1インバータ(11)の前記下段側アーム、前記第2インバータ(12)の前記上段側アーム、前記第2インバータ(12)の前記下段側アームの何れが前記故障側アームであるかを判別する。 As one embodiment, a rotary electric machine control device (rotary electric machine control device) for driving and controlling a rotary electric machine (80) having a plurality of phases of open windings (8) independent of each other via a first inverter (11) and a second inverter (12). 1), the first inverter (11) is connected to one end side of the open winding (8) of a plurality of phases to convert power between a DC and a multi-phase AC, and the second inverter (11). The inverter (12) is connected to the other end side of the open winding (8) of the plurality of phases to convert power between the DC and the AC of the plurality of phases, and the first inverter (11) and the second inverter (11). In the inverter (12), the arm (3A) for one AC phase is composed of a series circuit of an upper switching element (3H) and a lower switching element (3L), respectively, and the first inverter (11) and the first inverter (11). Each of the two inverters (12) can be controlled independently of each other, and one switching element (10) in either the first inverter (11) or the second inverter (12) has one switching element ( When an open failure occurs in which 3) is always in the open state, each of the multi-phase AC currents (Iu, Iv, Iw) is integrated to calculate the current integrated value (ΣIu, ΣIv, ΣIw) of each phase. , The occurrence of the open failure is detected based on the positive and negative of each of the current integrated values (ΣIu, ΣIv, ΣIw), and the location where the open failure has occurred is determined, and the first inverter (11). ) And the inverter (10) of both of the second inverters (12), a plurality of pulses having different patterns are output in the first period, which is 1/2 cycle of the electric angle, and the remaining 1/2 cycle. If the occurrence of the open failure is detected during control by the mixed pulse width modulation control controlled so that the ineffective state continues in the second period, the current integration in each of the first control states is performed. Based on the positive or negative of the values (ΣIu, ΣIv, ΣIw), either the upper arm of the first inverter (11) or the lower arm of the second inverter (12) is the failed side arm in which the open failure occurred. A second failure pattern in which either the first failure pattern (FP1) and the lower arm of the first inverter (11) or the upper arm of the second inverter (12) is the failure side arm. (FP2), which failure pattern (FP) is determined, and the respective currents in the second control state different from the first control state. Based on the integrated values (ΣIu, ΣIv, ΣIw), the first lower stage side failure pattern (LF1) in which the lower stage side arm of the second inverter (12) is the failure side arm, and the first inverter (11). It is determined which lower stage side failure pattern (LF) of the second lower stage side failure pattern (LF2), which is the failure side arm, is the lower stage side arm, and the determination result in the first control state and the first 2. Based on the discrimination result in the control state, the upper arm of the first inverter (11), the lower arm of the first inverter (11), and the upper arm of the second inverter (12). It is determined which of the lower arm of the second inverter (12) is the faulty arm.

発明者らによる実験やシミュレーションによれば、2つのインバータ(10)の内の何れか一方にスイッチング素子(3)のオープン故障が生じた場合、3相電流波形が非対称で歪んだ波形となることが確認された。例えば、ある相の交流電流の波形は、正側に大きく偏向し、またある相の交流電流の波形は、負側に大きく偏向する。そして、交流電流(Iu,Iv,Iw)を所定時間に亘って積算すると、この偏向の傾向がより顕著に現れる。偏向の方向は、オープン故障したスイッチング素子(3)の位置によって異なる。従って、電流積算値(ΣIu,ΣIv,ΣIw)の正負に基づけば、オープン故障が生じたこと、及びオープン故障がどちらのインバータ(10)の上段側アーム及び下段側アームの何れにおいて生じているかを判別することができる。また、発明者らの実験やシミュレーションによれば、第2制御状態では、上段側アームにおいてオープン故障が生じている場合には、オープン故障の検出自体が困難であるが、下段側アームにおいてオープン故障が生じている場合には、オープン故障の検出が可能、且つ、どちらのインバータ(10)における故障であるかの判別が可能である。第1制御状態では、上段側アーム及び下段側アームの何れにおいてオープン故障が生じていても、オープン故障の検出が可能である。しかし、第1制御状態では、故障パターン(FP)が、第1故障パターン(FP1)であるか、第2故障パターン(FP2)であるかの判別は可能であるが、どちらのインバータ(10)であるかの判別はできない。本構成によれば、オープン故障が下段側アームで生じている場合には、少なくとも第2制御状態における判別結果に基づいて、故障側アームを判別することができる。また、オープン故障が上段側アームで生じている場合であっても、下段側アームで生じている場合であっても、第1制御状態における判別結果と第2制御状態における判別結果との双方に基づけば、故障側アームを判別することができる。このように、本構成によれば、オープン巻線(8)の両端にそれぞれ備えられた2つのインバータ(10)を構成するスイッチング素子(3)の内の1つが、オープン故障を生じた場合に、故障箇所を特定することができる。 According to experiments and simulations by the inventors, when an open failure of the switching element (3) occurs in one of the two inverters (10), the three-phase current waveform becomes an asymmetric and distorted waveform. Was confirmed. For example, the AC current waveform of a phase is largely deflected to the positive side, and the AC current waveform of a phase is largely deflected to the negative side. Then, when the alternating current (Iu, Iv, Iw) is integrated over a predetermined time, this tendency of deflection becomes more remarkable. The direction of deflection depends on the position of the switching element (3) that has failed open. Therefore, based on the positive and negative of the current integrated value (ΣIu, ΣIv, ΣIw), it can be determined whether the open failure has occurred and which inverter (10) has the open failure in the upper arm or the lower arm. It can be determined. Further, according to the experiments and simulations of the inventors, in the second control state, when an open failure occurs in the upper arm, it is difficult to detect the open failure itself, but the open failure in the lower arm is difficult. When is occurring, it is possible to detect an open failure and determine which inverter (10) is the failure. In the first control state, it is possible to detect an open failure regardless of whether the upper arm or the lower arm has an open failure. However, in the first control state, it is possible to determine whether the failure pattern (FP) is the first failure pattern (FP1) or the second failure pattern (FP2), but which inverter (10) is used. It is not possible to determine whether it is. According to this configuration, when an open failure occurs in the lower arm, the failed arm can be determined at least based on the determination result in the second control state. Further, regardless of whether the open failure occurs in the upper arm or the lower arm, both the discrimination result in the first control state and the discrimination result in the second control state Based on this, the faulty side arm can be determined. As described above, according to this configuration, when one of the switching elements (3) constituting the two inverters (10) provided at both ends of the open winding (8) causes an open failure. , The faulty part can be identified.

回転電機制御装置(1)は、前記第1制御状態において前記第1故障パターン(FP1)であると判別され、前記第2制御状態において前記下段側故障パターン(LF)であると判別された場合には、前記第2インバータ(12)の前記下段側アームが前記故障側アームであると判別し、前記第1制御状態において前記第1故障パターン(FP1)であると判別され、前記第2制御状態において前記下段側故障パターン(LF)ではないと判別された場合には、前記第1インバータ(11)の前記上段側アームが前記故障側アームであると判別し、前記第1制御状態において前記第2故障パターン(FP2)であると判別され、前記第2制御状態において前記下段側故障パターン(LF)であると判別された場合には、前記第1インバータ(11)の前記下段側アームが前記故障側アームであると判別し、前記第1制御状態において前記第2故障パターン(FP2)であると判別され、前記第2制御状態において前記下段側故障パターン(lF)ではないと判別された場合には、前記第2インバータ(12)の前記上段側アームが前記故障側アームであると判別すると好適である。 When the rotary electric machine control device (1) is determined to be the first failure pattern (FP1) in the first control state and is determined to be the lower side failure pattern (LF) in the second control state. The lower arm of the second inverter (12) is determined to be the failure side arm, and is determined to be the first failure pattern (FP1) in the first control state, and the second control is performed. When it is determined that the lower stage side failure pattern (LF) is not obtained in the state, it is determined that the upper stage side arm of the first inverter (11) is the failure side arm, and the first control state is described. When it is determined to be the second failure pattern (FP2) and it is determined to be the lower stage side failure pattern (LF) in the second control state, the lower stage side arm of the first inverter (11) is determined. It was determined that it was the failure side arm, it was determined that it was the second failure pattern (FP2) in the first control state, and it was determined that it was not the lower side failure pattern (lF) in the second control state. In this case, it is preferable to determine that the upper arm of the second inverter (12) is the faulty arm.

この構成によれば、第1制御状態において判別される故障パターン(FP)と、第2制御状態において判別される下段側故障パターン(LF)であるか否かの判別結果とに基づいて、適切に故障側アームを特定することができる。 According to this configuration, it is appropriate based on the failure pattern (FP) determined in the first control state and the determination result of whether or not the failure pattern (LF) is determined in the second control state. The faulty side arm can be identified.

また、回転電機制御装置(1)は、複数の前記電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)の内の1相の前記電流積算値が負であり、他の相の前記電流積算値が正の場合に、前記第1故障パターン(FP1)と判別し、複数の前記電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)の内の1相の前記電流積算値が正であり、他の相の前記電流積算値が負の場合に、前記第2故障パターン(FP2)と判別すると好適である。 Further, in the rotary electric machine control device (1), the current integrated value of one phase among the plurality of current integrated values (ΣIu, ΣIv, ΣIw) is negative, and the current integrated value of the other phase is positive. In this case, it is determined from the first failure pattern (FP1), the current integrated value of one phase among the plurality of current integrated values (ΣIu, ΣIv, ΣIw) is positive, and the current integrated value of the other phase is positive. When the value is negative, it is preferable to discriminate from the second failure pattern (FP2).

発明者らの実験やシミュレーションにより、オープン故障したスイッチング素子(3)を含む相の交流電流は、第1制御状態の際に、他の相の交流電流とは異なる傾向で偏向することが確認された。従って、上述したような偏向の傾向に基づいて、故障箇所を特定することができる。 Through experiments and simulations by the inventors, it was confirmed that the AC current of the phase including the switching element (3) with the open failure is deflected in a tendency different from that of the AC currents of the other phases in the first control state. rice field. Therefore, the failure location can be specified based on the tendency of deflection as described above.

また、回転電機制御装置(1)は、複数の前記電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)の内の1相の前記電流積算値が負であり、他の相の前記電流積算値が正の場合に、前記第1下段側故障パターン(LF1)であると判別し、複数の前記電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)の内の1相の前記電流積算値が正であり、他の相の前記電流積算値が負の場合に、前記第2下段側故障パターン(LF2)であると判別すると好適である。 Further, in the rotary electric machine control device (1), the current integrated value of one phase among the plurality of current integrated values (ΣIu, ΣIv, ΣIw) is negative, and the current integrated value of the other phase is positive. In this case, it is determined that the pattern is the first lower side failure pattern (LF1), and the current integrated value of one phase among the plurality of current integrated values (ΣIu, ΣIv, ΣIw) is positive, and the other phase. When the current integrated value is negative, it is preferable to determine that the current integrated value is the second lower side failure pattern (LF2).

発明者らの実験やシミュレーションにより、オープン故障したスイッチング素子(3)を含む相の交流電流は、第2制御状態の際に、他の相の交流電流とは異なる傾向で偏向することが確認された。従って、上述したような偏向の傾向に基づいて、故障箇所を特定することができる。 Through experiments and simulations by the inventors, it was confirmed that the AC current of the phase including the switching element (3) with the open failure is deflected in a tendency different from that of the AC currents of the other phases in the second control state. rice field. Therefore, the failure location can be specified based on the tendency of deflection as described above.

また、前記第1制御状態は、前記回転電機(80)の回転速度が予め規定された第1規定回転速度以上での力行であり、前記第2制御状態は、回生であると好適である。 Further, it is preferable that the first control state is power running when the rotation speed of the rotary electric machine (80) is equal to or higher than the predetermined first specified rotation speed, and the second control state is regeneration.

発明者らの実験やシミュレーションによれば、オープン故障を生じている場合に、混合パルス幅変調制御によりインバータ(10)をスイッチング制御すると、力行と回生とによって、交流電流(Iu,Iv,Iw)の挙動が異なることが確認された。従って、第1制御状態を力行、第2制御状態を回生とすることによって、適切に故障アームを判別することができる。 According to the experiments and simulations of the inventors, when the inverter (10) is switched and controlled by the mixed pulse width modulation control when an open failure occurs, the alternating current (Iu, Iv, Iw) is controlled by power running and regeneration. It was confirmed that the behavior of was different. Therefore, by setting the first control state as power running and the second control state as regeneration, the faulty arm can be appropriately determined.

また、前記回転電機制御装置(1)は、前記第2制御状態が回生であり、前記第2制御状態において、前記オープン故障の発生が検出された場合は、前記オープン故障に起因する複数相の交流電流(Iu,Iv,Iw)の歪みを抑制する回生フェールアクションを実行すると好適である。 Further, in the rotary electric machine control device (1), when the second control state is regeneration and the occurrence of the open failure is detected in the second control state, the plurality of phases caused by the open failure It is preferable to perform a regenerative fail action that suppresses the distortion of the alternating current (Iu, Iv, Iw).

発明者らの実験やシミュレーションによれば、上段側アームにオープン故障が生じている場合、第2制御状態においては交流電流(Iu,Iv,Iw)の波形に大きな歪みは生じない。従って、上段側アームにオープン故障が生じていても、第2制御状態では、一定の条件下において、オープン故障が生じてない場合と同様にインバータ(10)を制御する余地がある。本構成によれば、オープン故障に起因する複数相の交流電流(Iu,Iv,Iw)の歪みを抑制する回生フェールアクションを実行することによって、オープン故障が生じていても、オープン故障が生じてない場合と同様にインバータ(10)を制御することができる。 According to the experiments and simulations of the inventors, when an open failure occurs in the upper arm, the waveform of the alternating current (Iu, Iv, Iw) does not have a large distortion in the second control state. Therefore, even if an open failure occurs in the upper arm, there is room for controlling the inverter (10) in the second control state under certain conditions as in the case where the open failure does not occur. According to this configuration, by executing the regenerative fail action that suppresses the distortion of the multi-phase alternating current (Iu, Iv, Iw) caused by the open failure, the open failure occurs even if the open failure occurs. The inverter (10) can be controlled as if it were not present.

ここで、前記回生フェールアクションは、前記第1インバータ(11)の前記上段側アームのスイッチングパターンと前記第2インバータ(12)の前記下段側アームのスイッチングパターンとを入れ替えると共に、前記第1インバータ(11)の前記下段側アームのスイッチングパターンと前記第2インバータ(12)の前記上段側アームのスイッチングパターンとを入れ替えるものである、又は、前記第1インバータ(11)の前記上段側アームのスイッチングパターンと前記下段側アーム(12)のスイッチングパターンとを入れ替えると共に、前記第2インバータ(12)の前記上段側アームのスイッチングパターンと前記下段側アームのスイッチングパターンとを入れ替え、さらに、複数相の前記交流電流(Iu,Iv,Iw)のそれぞれの正負を反転させるものである、と好適である。 Here, the regenerative fail action replaces the switching pattern of the upper arm of the first inverter (11) with the switching pattern of the lower arm of the second inverter (12), and the first inverter (12). The switching pattern of the lower arm of the second inverter (12) is replaced with the switching pattern of the upper arm of the second inverter (12), or the switching pattern of the upper arm of the first inverter (11). And the switching pattern of the lower arm (12) are exchanged, and the switching pattern of the upper arm and the switching pattern of the lower arm of the second inverter (12) are exchanged, and further, the alternating current of a plurality of phases is exchanged. It is preferable that the positive and negative of each of the currents (Iu, Iv, Iw) are reversed.

発明者らの実験やシミュレーションによれば、上段側アームにオープン故障が生じている場合、第2制御状態においては交流電流(Iu,Iv,Iw)の波形に大きな歪みは生じない。本構成によれば、見かけ上、上段側アームと下段側アームとが入れ替えることで、オープン故障を生じている故障側アームを上段側アームとし、歪みが抑制された交流電流(Iu,Iv,Iw)を得ることができる。 According to the experiments and simulations of the inventors, when an open failure occurs in the upper arm, the waveform of the alternating current (Iu, Iv, Iw) does not have a large distortion in the second control state. According to this configuration, the upper arm and the lower arm are apparently interchanged, so that the faulty side arm causing the open failure is used as the upper side arm, and the alternating current (Iu, Iv, Iw) in which distortion is suppressed is used. ) Can be obtained.

ここで、回生によって前記回転電機(80)の回転速度を低下させると好適である。 Here, it is preferable to reduce the rotation speed of the rotary electric machine (80) by regeneration.

この構成によれば、故障箇所を判別するための回生動作によって回転電機(80)の回転速度を低下させることで、故障箇所が判別した後に、1つのインバータ(10)を用いて回転電機(80)を駆動するなどの次の制御までのリードタイムを短縮することができる。 According to this configuration, the rotation speed of the rotary electric machine (80) is reduced by a regenerative operation for determining the failure location, and after the failure location is determined, the rotary electric machine (80) is used with one inverter (10). ) Can be driven, and the lead time until the next control can be shortened.

また、前記第1制御状態は、前記回転電機(80)の回転速度が予め規定された第1規定回転速度以上での力行であり、前記第2制御状態は、前記第1規定回転速度よりも低い第2規定回転速度以下での力行であると好適である。 Further, the first control state is a force running when the rotation speed of the rotary electric machine (80) is equal to or higher than a predetermined first specified rotation speed, and the second control state is higher than the first specified rotation speed. It is preferable that the force is run at a low second specified rotation speed or less.

発明者らの実験やシミュレーションによれば、オープン故障を生じている場合に、混合パルス幅変調制御によりインバータ(10)をスイッチング制御すると、同じ力行であっても、回転速度によって、交流電流(Iu,Iv,Iw)の挙動が異なることが確認された。特に、回転速度が低い場合には、回生と同様の挙動となることが確認された。従って、第1制御状態を力行、第2制御状態を第1制御状態よりも低い回転速度による力行とすることによって、適切に故障アームを判別することができる。 According to the experiments and simulations of the inventors, when the inverter (10) is switched and controlled by the mixed pulse width modulation control when an open failure occurs, the alternating current (Iu) depends on the rotation speed even if the power is the same. , Iv, Iw) were confirmed to be different. In particular, it was confirmed that when the rotation speed is low, the behavior is similar to that of regeneration. Therefore, by setting the first control state to power running and the second control state to power running at a rotation speed lower than that of the first control state, the faulty arm can be appropriately determined.

また、回転電機制御装置(1)は、前記第1制御状態において、前記オープン故障の発生を検出すると共に前記故障パターン(FP)を判別し、その後、前記第2制御状態において、前記下段側故障パターン(LF)を判別し、その後、前記第1制御状態の判別結果と前記第2制御状態の判別結果とに基づいて、前記故障側アームを判別すると好適である。 Further, the rotary electric machine control device (1) detects the occurrence of the open failure in the first control state and determines the failure pattern (FP), and then, in the second control state, the lower side failure. It is preferable to discriminate the pattern (LF) and then discriminate the faulty side arm based on the discriminant result of the first control state and the discrimination result of the second control state.

この構成によれば、第1制御状態を実現する制御と、第2制御状態を実現する制御とを順番に実行することによって、適切に故障側アームを判別することができる。 According to this configuration, the failure side arm can be appropriately determined by sequentially executing the control for realizing the first control state and the control for realizing the second control state.

また、回転電機制御装置(1)は、前記第1制御状態において、前記オープン故障の発生を検出すると共に前記故障パターン(FP)を判別した後、前記回転電機(80)の回転速度が予め規定された第1規定回転速度以上の場合には、回生を前記第2制御状態として前記下段側故障パターン(LF)を判別し、前記回転電機(80)の回転速度が前記第1規定回転速度未満の場合には、前記第1規定回転速度よりも低い第2規定回転速度以下での力行を前記第2制御状態として前記下段側故障パターン(LF)を判別すると好適である。 Further, in the first control state, the rotary electric machine control device (1) detects the occurrence of the open failure and determines the failure pattern (FP), and then determines the rotation speed of the rotary electric machine (80) in advance. When the rotation speed is equal to or higher than the first specified rotation speed, the lower side failure pattern (LF) is determined with regeneration as the second control state, and the rotation speed of the rotary electric machine (80) is less than the first specified rotation speed. In the case of, it is preferable to discriminate the lower side failure pattern (LF) by setting the force running at the second specified rotation speed or less, which is lower than the first specified rotation speed, as the second control state.

力行から回生に制御形態を変更すると、回転電機(80)の回転速度が低下する。回転電機(80)の回転速度が低い場合には、回生することによって回転電機(80)が停止してしまう可能性がある。本構成によれば、回転電機(80)の回転速度が第1規定回転速度未満の場合には、回生ではなく第1規定回転速度以下での力行が行われるので、回転電機(80)を停止させることなく、適切に故障箇所を判別することができる。 When the control mode is changed from power running to regeneration, the rotation speed of the rotary electric machine (80) decreases. If the rotation speed of the rotary electric machine (80) is low, the rotary electric machine (80) may stop due to regeneration. According to this configuration, when the rotation speed of the rotary electric machine (80) is less than the first specified rotation speed, the force is performed at the first specified rotation speed or less instead of regeneration, so that the rotary electric machine (80) is stopped. The faulty part can be appropriately determined without causing the trouble.

ここで、前記回転電機(80)の回転速度が予め規定された第1規定回転速度未満の場合、複数相全ての前記スイッチング素子(3)をオフ状態とするシャットダウン制御、又は前記回転電機(80)の出力トルクがゼロとなるように制御するゼロニュートン制御により、前記回転電機(80)の回転速度を前記第2規定回転速度以下まで低下させると好適である。 Here, when the rotation speed of the rotary electric machine (80) is less than the predetermined first specified rotation speed, the shutdown control for turning off the switching elements (3) of all the plurality of phases, or the rotary electric machine (80). ) Is controlled so that the output torque becomes zero, and it is preferable to reduce the rotation speed of the rotary electric machine (80) to the second specified rotation speed or less.

この構成によれば、回生ができない回転速度の場合に、適切に第2規定回転速度以下まで回転電機(80)の回転速度を低下させて第2制御状態とすることができる。 According to this configuration, in the case of a rotation speed at which regeneration is not possible, the rotation speed of the rotary electric machine (80) can be appropriately reduced to the second specified rotation speed or less to enter the second control state.

また、回転電機制御装置(1)は、前記第1インバータ(11)及び前記第2インバータ(12)の双方の前記インバータ(10)を、前記混合パルス幅変調制御ではなく、前記第2期間(T2)においてもパターンの異なる複数のパルスが出力されて電気角の一周期を通してパターンの異なる複数のパルスが出力されるパルス幅変調制御、又は電気角の一周期において1つのパルスが出力される矩形波制御により制御している場合に、前記第1制御状態において前記オープン故障の発生を検出した場合には、前記第1制御状態において、前記故障パターン(FP)を判別し、その後、前記第1インバータ(11)及び前記第2インバータ(12)の双方の前記インバータ(10)の制御方式を前記混合パルス幅変調制御に変更して、前記第2制御状態において、前記下段側故障パターン(LF)を判別し、その後、前記第1制御状態の判別結果と前記第2制御状態の判別結果とに基づいて、前記故障側アームを判別すると好適である。 Further, the rotary electric machine control device (1) does not control the mixed pulse width modulation of the inverters (10) of both the first inverter (11) and the second inverter (12), but the second period ( Also in T2), pulse width modulation control in which multiple pulses with different patterns are output and multiple pulses with different patterns are output throughout one cycle of the electric angle, or a square in which one pulse is output in one cycle of the electric angle. When the occurrence of the open failure is detected in the first control state when the control is performed by wave control, the failure pattern (FP) is determined in the first control state, and then the first control state is performed. The control method of the inverter (10) of both the inverter (11) and the second inverter (12) is changed to the mixed pulse width modulation control, and in the second control state, the lower side failure pattern (LF). After that, it is preferable to discriminate the faulty side arm based on the discriminant result of the first control state and the discrimination result of the second control state.

発明者らによる実験やシミュレーションによれば、2つのインバータ(10)が混合パルス幅変調制御によってスイッチング制御される場合には、上述したように、オープン故障が生じた場合に、第1制御状態と第2制御状態とで、交流電流(Iu,Iv,Iw)の挙動に違いが観測されるが、例えば一般的に知られたパルス幅変調制御によってスイッチング制御される場合には、そのような違いが観測されないことが判った。但し、オープン故障が生じた場合には、オープン故障が生じたこと、及び、故障パターン(FP)が第1故障パターン(FP1)であるか第2故障パターン(FP2)であるかは判別される。本構成によれば、第1制御状態においてこれらが判別された後、インバータ(10)の制御方式が混合パルス幅変調制御に変更されて第2制御状態が実現される。従って、第1制御状態と第2制御状態とにおいて、交流電流(Iu,Iv,Iw)の挙動に違いが観測され、故障側アームを判別することができる。 According to the experiments and simulations by the inventors, when the two inverters (10) are switched and controlled by the mixed pulse width modulation control, as described above, when an open failure occurs, it is the first control state. Differences in the behavior of alternating current (Iu, Iv, Iw) are observed in the second control state, but such differences are observed when switching is controlled by, for example, generally known pulse width modulation control. Was not observed. However, when an open failure occurs, it is determined that the open failure has occurred and whether the failure pattern (FP) is the first failure pattern (FP1) or the second failure pattern (FP2). .. According to this configuration, after these are determined in the first control state, the control method of the inverter (10) is changed to the mixed pulse width modulation control, and the second control state is realized. Therefore, a difference in the behavior of the alternating current (Iu, Iv, Iw) is observed between the first control state and the second control state, and the faulty side arm can be discriminated.

また、1つの態様として、互いに独立した複数相のオープン巻線(8)を有する回転電機(80)を、第1インバータ(11)及び第2インバータ(12)を介して駆動制御する回転電機制御装置(1)は、前記第1インバータ(11)は、複数相の前記オープン巻線(8)の一端側に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換し、前記第2インバータ(12)は、複数相の前記オープン巻線(8)の他端側に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換し、前記第1インバータ(11)及び前記第2インバータ(12)は、それぞれ交流1相分のアーム(3A)が上段側スイッチング素子(3H)と下段側スイッチング素子(3L)との直列回路により構成され、前記第1インバータ(11)と前記第2インバータ(12)とのそれぞれを、互いに独立して制御可能であり、前記第1インバータ(11)及び前記第2インバータ(12)の何れか一方のインバータ(10)において、1つのスイッチング素子(3)が常に開放状態となるオープン故障が生じた場合に、複数相の交流電流(Iu,Iv,Iw)のそれぞれを積算して各相の電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)を演算し、それぞれの前記電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)の正負に基づいて、前記オープン故障の発生を検出すると共に、前記オープン故障が生じた箇所を判別するものであり、前記オープン故障の発生を検出した場合には、それぞれの前記電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)の正負に基づき、前記第1インバータ(11)の上段側アーム又は前記第2インバータ(12)の下段側アームの何れかに前記オープン故障が生じた第1故障パターン(FP1)、前記第1インバータ(11)の前記下段側アーム又は前記第2インバータ(12)の前記上段側アームの何れかに前記オープン故障が生じた第2故障パターン(FP2)、の何れかの故障パターン(FP)であるかを判別し、その後、前記第1インバータ(11)及び前記第2インバータ(12)の何れか一方の前記インバータ(10)を、前記オープン故障を生じた故障インバータと仮定して故障仮定インバータとし、判別された前記故障パターン(FP)に基づいて、当該故障仮定インバータの前記上段側アーム及び前記下段側アームの内、前記オープン故障が生じている故障側アームと仮定される故障側仮定アームの前記スイッチング素子(3)の全てをオン状態とし、他方の側の非故障側仮定アームの前記スイッチング素子(3)の全てをオン状態としてアクティブショートサーキット制御を行うと共に、前記故障仮定インバータとは異なる前記インバータ(10)をスイッチング制御し、その後、それぞれの前記電流積算値(ΣIu,ΣIv、ΣIw)の正負に基づき、前記オープン故障が検出されなかった場合には、前記故障仮定インバータが前記故障インバータであると判別すると共に、前記故障側仮定アームが前記故障側アームであると判別し、前記オープン故障が検出された場合には、前記故障仮定インバータとは異なる前記インバータ(10)が前記故障インバータであると判別すると共に、前記故障パターン(FP)に基づいて当該故障インバータにおける前記故障側アームを判別する。 Further, as one embodiment, a rotary electric machine control in which a rotary electric machine (80) having a plurality of phases of open windings (8) independent of each other is driven and controlled via a first inverter (11) and a second inverter (12). In the apparatus (1), the first inverter (11) is connected to one end side of the open winding (8) having a plurality of phases to convert power between DC and AC of the plurality of phases, and the second inverter (11) is described. The inverter (12) is connected to the other end side of the open winding (8) of the plurality of phases and converts power between the DC and the AC of the plurality of phases, and the first inverter (11) and the second. In the inverter (12), an arm (3A) for one AC phase is composed of a series circuit of an upper switching element (3H) and a lower switching element (3L), respectively, and the first inverter (11) and the first. Each of the two inverters (12) can be controlled independently of each other, and in one of the first inverter (11) and the second inverter (12), one switching element (10) When an open failure occurs in which 3) is always in the open state, each of the multi-phase AC currents (Iu, Iv, Iw) is integrated to calculate the current integrated value (ΣIu, ΣIv, ΣIw) of each phase. , The occurrence of the open failure is detected based on the positive and negative of each of the current integrated values (ΣIu, ΣIv, ΣIw), and the location where the open failure has occurred is determined. When detected, either the upper arm of the first inverter (11) or the lower arm of the second inverter (12) is based on the positive or negative of each of the integrated current values (ΣIu, ΣIv, ΣIw). The open failure occurred in either the first failure pattern (FP1) in which the open failure occurred, the lower arm of the first inverter (11), or the upper arm of the second inverter (12). It is determined which of the second failure patterns (FP2) is the failure pattern (FP), and then the inverter (10) of either the first inverter (11) or the second inverter (12) is used. ) Is assumed to be a failure inverter that has caused the open failure, and is defined as a failure assumption inverter. All of the switching elements (3) of the failure side assumption arm assumed to be the failure side arm in which the open failure has occurred The active short circuit control is performed with all of the switching elements (3) of the non-failure side assumption arm on the other side turned on, and the inverter (10) different from the failure assumption inverter is switched and controlled. After that, if the open failure is not detected based on the positive / negative of the respective integrated current values (ΣIu, ΣIv, ΣIw), it is determined that the failure assumption inverter is the failure inverter, and the failure is performed. When it is determined that the side assumption arm is the failure side arm and the open failure is detected, it is determined that the inverter (10) different from the failure assumption inverter is the failure inverter, and the failure is detected. The failure side arm in the failure inverter is determined based on the pattern (FP).

この構成によれば、オープン故障が生じていることが検出されている場合に、故障側アームを仮定して故障側仮定アームとし、当該故障側仮定アームがオープン故障しても可能な形態でインバータ(10)がスイッチング制御される。この状態で、再度、オープン故障であることが検出されなければ、仮定が正しかったことが判り、再度、オープン故障であることが検出されれば、仮定が誤りであったことが判る。従って、本構成によれば、故障側アームを特定することができる。 According to this configuration, when it is detected that an open failure has occurred, the failure side arm is assumed to be the failure side assumption arm, and the inverter can be used even if the failure side assumption arm has an open failure. (10) is switched controlled. In this state, if it is not detected again as an open failure, it is known that the assumption was correct, and if it is detected again as an open failure, it is known that the assumption was incorrect. Therefore, according to this configuration, the faulty side arm can be specified.

ここで、回転電機制御装置(1)は、前記オープン故障の発生を検出した場合に、前記第1故障パターン(FP1)及び前記第2故障パターン(FP2)の何れの故障パターン(FP)であるかを判別し、その後、前記アクティブショートサーキット制御、又は複数相全ての前記スイッチング素子(3)をオフ状態とするシャットダウン制御、又は前記回転電機(80)の出力トルクがゼロとなるように制御するゼロニュートン制御により、前記回転電機(80)の回転速度を低下させ、その後、前記故障仮定インバータとは異なる前記インバータ(10)をスイッチング制御すると好適である。 Here, when the rotary electric machine control device (1) detects the occurrence of the open failure, it is any failure pattern (FP) of the first failure pattern (FP1) and the second failure pattern (FP2). After that, the active short circuit control, the shutdown control in which all the switching elements (3) of the plurality of phases are turned off, or the output torque of the rotary electric machine (80) is controlled to be zero. It is preferable to reduce the rotational speed of the rotary electric machine (80) by zero-newton control, and then switch control of the inverter (10) different from the failure assumption inverter.

故障仮定インバータとは異なるインバータ(10)のみで回転電機(80)が駆動される場合、回転電機(80)の動作領域は、2つのインバータ(10)を用いて駆動される場合に比べて狭くなり、例えば、動作可能な回転速度も低くなる。この構成によれば、故障仮定インバータとは異なるインバータ(10)をスイッチング制御する前に回転電機(80)の回転速度を低下させることで、適切に当該インバータ(10)のみで回転電機(80)を駆動することができる。 Failure assumption When the rotary electric machine (80) is driven only by an inverter (10) different from the inverter, the operating range of the rotary electric machine (80) is narrower than that when it is driven by two inverters (10). Therefore, for example, the operable rotation speed is also lowered. According to this configuration, by reducing the rotation speed of the rotary electric machine (80) before switching control of the inverter (10) different from the failure assumption inverter, the rotary electric machine (80) can be appropriately used only with the inverter (10). Can be driven.

また、回転電機制御装置(1)は、前記オープン故障の発生により、過電流状態が生じた場合には、複数相全ての前記スイッチング素子(3)をオフ状態とするシャットダウン制御、又は、複数相全ての前記アーム(3A)の前記上段側スイッチング素子(3H)をオン状態とする又は複数相全ての前記アーム(3A)の前記下段側スイッチング素子(3L)をオン状態とするアクティブショートサーキット制御により、前記回転電機(80)の回転速度を低下させて前記過電流状態を解消させ、その後、前記故障側アームを判別すると好適である。 Further, the rotary electric machine control device (1) has a shutdown control or a plurality of phases in which all the switching elements (3) of the plurality of phases are turned off when an overcurrent state occurs due to the occurrence of the open failure. By active short circuit control that turns on the upper switching element (3H) of all the arms (3A) or turns on the lower switching element (3L) of all the multiple phases of the arm (3A). It is preferable to reduce the rotation speed of the rotary electric machine (80) to eliminate the overcurrent state, and then determine the faulty side arm.

発明者らの実験やシミュレーションによれば、例えば回転電機(80)の出力トルクが大きく、回転速度も高いような動作点においてオープン故障が生じた場合などでは、3相交流電流の瞬時値が非常に大きな値となる場合があることが確認された。このような場合には、過電流状態であることが検出され、一般的には、インバータ(10)の制御が制限される。従って、このような場合には、過電流状態を解消させた後に、故障側アームを判別することが好適である。 According to the experiments and simulations of the inventors, for example, when an open failure occurs at an operating point where the output torque of the rotary electric machine (80) is large and the rotation speed is high, the instantaneous value of the three-phase AC current is extremely high. It was confirmed that the value may be large. In such a case, an overcurrent state is detected, and in general, the control of the inverter (10) is limited. Therefore, in such a case, it is preferable to determine the faulty side arm after eliminating the overcurrent state.

また、回転電機制御装置(1)は、前記第1インバータ(11)及び前記第2インバータ(12)の内、前記オープン故障を生じた前記インバータ(10)を故障インバータとし、前記故障インバータとは異なる前記インバータ(10)を正常インバータとし、前記故障インバータの前記上段側アーム及び前記下段側アームの内、前記故障側アームとは逆側を非故障側アームとして、前記故障インバータの前記故障側アームの前記スイッチング素子(3)の全てをオフ状態とし、前記非故障側アームの前記スイッチング素子(3)の全てをオン状態とするアクティブショートサーキット制御を行うと共に、前記正常インバータを介して前記回転電機(80)を駆動するシングルインバータ駆動制御を行うと好適である。 Further, in the rotary electric machine control device (1), among the first inverter (11) and the second inverter (12), the inverter (10) in which the open failure has occurred is used as a failure inverter, and the failure inverter is defined as a failure inverter. The different inverter (10) is a normal inverter, and of the upper arm and the lower arm of the faulty inverter, the side opposite to the faulty side arm is the non-failure side arm, and the faulty side arm of the faulty inverter is used. While performing active short circuit control in which all of the switching elements (3) of the above are turned off and all of the switching elements (3) of the non-failure side arm are turned on, the rotary electric machine is performed via the normal inverter. It is preferable to perform single inverter drive control for driving (80).

オープン巻線(8)の両端にそれぞれインバータ(10)が接続されている場合、故障インバータをアクティブショートサーキット制御によって短絡させると、複数相のオープン巻線(8)が故障インバータにおいて短絡される。つまり、故障インバータが中性点となって、オープン巻線(8)がY型結線されることになる。故障インバータの上段側アームと下段側アームとの内、オープン故障したスイッチング素子(3)を含む故障側アームがオフ状態となってアクティブショートサーキット制御されるため、オープン故障しているスイッチング素子(3)はオープン故障していない状態と等価となる。従って、回転電機制御装置1は、正常インバータを介してY型結線されたオープン巻線(8)を備えた回転電機(80)を適切に駆動制御することができる。 When an inverter (10) is connected to both ends of the open winding (8), when the failed inverter is short-circuited by active short circuit control, the multi-phase open winding (8) is short-circuited in the failed inverter. That is, the faulty inverter becomes the neutral point, and the open winding (8) is connected in a Y shape. Of the upper arm and lower arm of the failed inverter, the failed side arm including the open failed switching element (3) is turned off and active short circuit control is performed, so that the open failed switching element (3) ) Is equivalent to the open failure state. Therefore, the rotary electric machine control device 1 can appropriately drive and control the rotary electric machine (80) provided with the open winding (8) connected in a Y shape via a normal inverter.

ここで、回転電機制御装置(1)は、電気角の一周期を通してパターンの異なる複数のパルスが出力されるパルス幅変調制御により前記シングルインバータ駆動制御を行うと好適である。 Here, it is preferable that the rotary electric machine control device (1) performs the single inverter drive control by pulse width modulation control in which a plurality of pulses having different patterns are output through one cycle of the electric angle.

混合パルス幅変調制御では、第2期間(T2)においてスイッチング制御信号が非有効状態となり、システム損失を低減することができる。第1インバータ(11)と第2インバータ(12)とで互いに異なる期間を第2期間(T2)とすることで、全体としては、連続して複数のパルスによってスイッチングされる状態が実現できる。しかし、シングルインバータ駆動制御では、何れか一方のインバータ(10)のみがスイッチングされるため、混合パルス幅変調制御では、交流波形に歪みが生じることになる。従って、シングルインバータ駆動制御は、電気角の一周期を通してパターンの異なる複数のパルスが出力されるパルス幅変調制御により実行されると好適である。 In the mixed pulse width modulation control, the switching control signal becomes ineffective in the second period (T2), and the system loss can be reduced. By setting the period different from each other between the first inverter (11) and the second inverter (12) as the second period (T2), it is possible to realize a state in which the first inverter (11) and the second inverter (12) are continuously switched by a plurality of pulses as a whole. However, in the single inverter drive control, only one of the inverters (10) is switched, so that in the mixed pulse width modulation control, the AC waveform is distorted. Therefore, it is preferable that the single inverter drive control is executed by pulse width modulation control in which a plurality of pulses having different patterns are output through one cycle of the electric angle.

1 :回転電機制御装置
3 :スイッチング素子
3A :アーム
3H :上段側スイッチング素子
3L :下段側スイッチング素子
8 :ステータコイル(オープン巻線)
10 :インバータ
11 :第1インバータ
12 :第2インバータ
80 :回転電機
FP :故障パターン
FP1 :第1故障パターン
FP2 :第2故障パターン
LF :下段側故障パターン
LF1 :第1下段故障パターン
LF2 :第2下段故障パターン
T1 :第1期間
T2 :第2期間
1: Rotating electric machine control device 3: Switching element 3A: Arm 3H: Upper stage side switching element 3L: Lower stage side switching element 8: Stator coil (open winding)
10: Inverter 11: First inverter 12: Second inverter 80: Rotating electric machine FP: Failure pattern FP1: First failure pattern FP2: Second failure pattern LF: Lower side failure pattern LF1: First lower stage failure pattern LF2: Second Lower failure pattern T1: 1st period T2: 2nd period

Claims (18)

互いに独立した複数相のオープン巻線を有する回転電機を、第1インバータ及び第2インバータを介して駆動制御する回転電機制御装置であって、
前記第1インバータは、複数相の前記オープン巻線の一端側に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換し、
前記第2インバータは、複数相の前記オープン巻線の他端側に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換し、
前記第1インバータ及び前記第2インバータは、それぞれ交流1相分のアームが上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子との直列回路により構成され、
前記第1インバータと前記第2インバータとのそれぞれを、互いに独立して制御可能であり、
前記第1インバータ及び前記第2インバータの何れか一方のインバータにおいて、1つのスイッチング素子が常に開放状態となるオープン故障が生じた場合に、複数相の交流電流のそれぞれを積算して各相の電流積算値を演算し、それぞれの前記電流積算値の正負に基づいて、前記オープン故障の発生を検出すると共に、前記オープン故障が生じた箇所を判別するものであり、
前記第1インバータ及び前記第2インバータの双方の前記インバータを、電気角の1/2周期である第1期間においてパターンの異なる複数のパルスが出力され、残りの1/2周期である第2期間において非有効状態が継続するように制御される混合パルス幅変調制御により制御している際に、前記オープン故障の発生を検出した場合には、
第1制御状態におけるそれぞれの前記電流積算値の正負に基づき、前記第1インバータの上段側アーム又は前記第2インバータの下段側アームの何れかが前記オープン故障を生じた故障側アームである第1故障パターン、及び、前記第1インバータの前記下段側アーム又は前記第2インバータの前記上段側アームの何れかが前記故障側アームである第2故障パターン、の何れの故障パターンであるかを判別し、
前記第1制御状態とは異なる第2制御状態におけるそれぞれの前記電流積算値に基づき、前記第2インバータの前記下段側アームが前記故障側アームである第1下段側故障パターン、及び前記第1インバータの前記下段側アームが前記故障側アームである第2下段側故障パターン、の何れの下段側故障パターンであるかを判別し、
前記第1制御状態における判別結果と、前記第2制御状態における判別結果とに基づいて、前記第1インバータの前記上段側アーム、前記第1インバータの前記下段側アーム、前記第2インバータの前記上段側アーム、前記第2インバータの前記下段側アームの何れが前記故障側アームであるかを判別する、回転電機制御装置。
A rotary electric machine control device that drives and controls a rotary electric machine having a plurality of phases of open windings that are independent of each other via a first inverter and a second inverter.
The first inverter is connected to one end side of the open winding of the plurality of phases to convert electric power between direct current and alternating current of the plurality of phases.
The second inverter is connected to the other end of the multi-phase open winding to convert power between direct current and multi-phase alternating current.
In the first inverter and the second inverter, the arm for one AC phase is composed of a series circuit of an upper switching element and a lower switching element, respectively.
Each of the first inverter and the second inverter can be controlled independently of each other.
In the case of an open failure in which one switching element is always in an open state in either the first inverter or the second inverter, the alternating currents of a plurality of phases are integrated and the current of each phase is integrated. The integrated value is calculated, and the occurrence of the open failure is detected based on the positive and negative of each current integrated value, and the location where the open failure has occurred is determined.
A plurality of pulses having different patterns are output from the inverters of both the first inverter and the second inverter in the first period, which is 1/2 cycle of the electric angle, and the second period, which is the remaining 1/2 cycle. When the occurrence of the open failure is detected while controlling by the mixed pulse width modulation control controlled so that the ineffective state continues in
Based on the positive and negative of each of the current integrated values in the first control state, either the upper arm of the first inverter or the lower arm of the second inverter is the faulty side arm in which the open fault has occurred. It is determined which of the failure pattern and the second failure pattern in which either the lower arm of the first inverter or the upper arm of the second inverter is the failure side arm. ,
Based on the current integrated value in each of the second control states different from the first control state, the first lower stage failure pattern in which the lower arm of the second inverter is the failure side arm, and the first inverter. It is determined which lower stage side failure pattern of the second lower stage side failure pattern, which is the failure side arm, is the lower stage side arm.
Based on the discrimination result in the first control state and the discrimination result in the second control state, the upper arm of the first inverter, the lower arm of the first inverter, and the upper arm of the second inverter. A rotary electric machine control device for determining which of the side arm and the lower arm of the second inverter is the failure side arm.
前記第1制御状態において前記第1故障パターンであると判別され、前記第2制御状態において前記第1下段側故障パターンが判別される場合には、前記第2インバータの前記下段側アームが前記故障側アームであると判別し、
前記第1制御状態において前記第1故障パターンであると判別され、前記第2制御状態において前記下段側故障パターンが何れも判別されない場合には、前記第1インバータの前記上段側アームが前記故障側アームであると判別し、
前記第1制御状態において前記第2故障パターンであると判別され、前記第2制御状態において前記第2下段側故障パターンが判別される場合には、前記第1インバータの前記下段側アームが前記故障側アームであると判別し、
前記第1制御状態において前記第2故障パターンであると判別され、前記第2制御状態において前記下段側故障パターンが何れも判別されない場合には、前記第2インバータの前記上段側アームが前記故障側アームであると判別する、請求項1に記載の回転電機制御装置。
When the first failure pattern is determined in the first control state and the first lower failure pattern is determined in the second control state, the lower arm of the second inverter has the failure. Determined to be the side arm,
When it is determined that the first failure pattern is in the first control state and none of the lower side failure patterns is determined in the second control state, the upper arm of the first inverter is on the failure side. Determined to be an arm
When the second failure pattern is determined in the first control state and the second lower failure pattern is determined in the second control state, the lower arm of the first inverter has the failure. Determined to be the side arm,
When it is determined that the second failure pattern is in the first control state and none of the lower side failure patterns is determined in the second control state, the upper arm of the second inverter is on the failure side. The rotary electric machine control device according to claim 1, wherein the arm is determined to be an arm.
複数の前記電流積算値の内の1相の前記電流積算値が負であり、他の相の前記電流積算値が正の場合に、前記第1故障パターンと判別し、
複数の前記電流積算値の内の1相の前記電流積算値が正であり、他の相の前記電流積算値が負の場合に、前記第2故障パターンと判別する、請求項1又は2に記載の回転電機制御装置。
When the current integrated value of one of the plurality of current integrated values is negative and the current integrated value of the other phase is positive, it is determined to be the first failure pattern.
According to claim 1 or 2, when the current integrated value of one phase among the plurality of current integrated values is positive and the current integrated value of the other phase is negative, it is determined to be the second failure pattern. The rotary electric control device described.
複数の前記電流積算値の内の1相の前記電流積算値が負であり、他の相の前記電流積算値が正の場合に、前記第1下段側故障パターンであると判別し、
複数の前記電流積算値の内の1相の前記電流積算値が正であり、他の相の前記電流積算値が負の場合に、前記第2下段側故障パターンであると判別する、請求項1から3の何れか一項に記載の回転電機制御装置。
When the current integrated value of one of the plurality of current integrated values is negative and the current integrated value of the other phase is positive, it is determined that the first lower stage failure pattern is obtained.
A claim that the second lower side failure pattern is determined when the current integrated value of one of the plurality of current integrated values is positive and the current integrated value of the other phase is negative. The rotary electric current control device according to any one of 1 to 3.
前記第1制御状態は、前記回転電機の回転速度が予め規定された第1規定回転速度以上での力行であり、前記第2制御状態は、回生である、請求項1から4の何れか一項に記載の回転電機制御装置。 The first control state is power running when the rotation speed of the rotary electric machine is equal to or higher than the predetermined first specified rotation speed, and the second control state is regeneration, any one of claims 1 to 4. The rotary electric machine control device described in the section. 前記第2制御状態において、前記オープン故障の発生が検出された場合は、前記オープン故障に起因する複数相の前記交流電流の歪みを抑制する回生フェールアクションを実行する、請求項5に記載の回転電機制御装置。 The rotation according to claim 5, wherein when the occurrence of the open failure is detected in the second control state, a regenerative fail action for suppressing the distortion of the alternating current of the plurality of phases caused by the open failure is executed. Electric control device. 前記回生フェールアクションは、
前記第1インバータの前記上段側アームのスイッチングパターンと前記第2インバータの前記下段側アームのスイッチングパターンとを入れ替えると共に、前記第1インバータの前記下段側アームのスイッチングパターンと前記第2インバータの前記上段側アームのスイッチングパターンとを入れ替えるものである、又は、
前記第1インバータの前記上段側アームのスイッチングパターンと前記下段側アームのスイッチングパターンとを入れ替えると共に、前記第2インバータの前記上段側アームのスイッチングパターンと前記下段側アームのスイッチングパターンとを入れ替え、さらに、複数相の前記交流電流のそれぞれの正負を反転させるものである、
請求項6に記載の回転電機制御装置。
The regenerative fail action is
The switching pattern of the upper arm of the first inverter and the switching pattern of the lower arm of the second inverter are exchanged, and the switching pattern of the lower arm of the first inverter and the upper arm of the second inverter are exchanged. It replaces the switching pattern of the side arm, or
The switching pattern of the upper arm of the first inverter and the switching pattern of the lower arm are exchanged, and the switching pattern of the upper arm and the switching pattern of the lower arm of the second inverter are exchanged, and further. , The positive and negative of each of the multiple phases of the AC current are reversed.
The rotary electric machine control device according to claim 6.
回生によって前記回転電機の回転速度を低下させる、請求項5から7の何れか一項に記載の回転電機制御装置。 The rotary electric machine control device according to any one of claims 5 to 7, wherein the rotational speed of the rotary electric machine is reduced by regeneration. 前記第1制御状態は、前記回転電機の回転速度が予め規定された第1規定回転速度以上での力行であり、前記第2制御状態は、前記第1規定回転速度よりも低い第2規定回転速度以下での力行である、請求項1から4の何れか一項に記載の回転電機制御装置。 The first control state is a force running when the rotation speed of the rotary electric machine is equal to or higher than a predetermined first specified rotation speed, and the second control state is a second specified rotation lower than the first specified rotation speed. The rotary electric machine control device according to any one of claims 1 to 4, which is a power running at a speed or less. 前記第1制御状態において、前記オープン故障の発生を検出すると共に前記故障パターンを判別し、その後、前記第2制御状態において、前記下段側故障パターンを判別し、その後、前記第1制御状態の判別結果と前記第2制御状態の判別結果とに基づいて、前記故障側アームを判別する、請求項1から9の何れか一項に記載の回転電機制御装置。 In the first control state, the occurrence of the open failure is detected and the failure pattern is discriminated, then in the second control state, the lower side failure pattern is discriminated, and then the first control state is discriminated. The rotary electric machine control device according to any one of claims 1 to 9, wherein the faulty side arm is discriminated based on the result and the determination result of the second control state. 前記第1制御状態において、前記オープン故障の発生を検出すると共に前記故障パターンを判別した後、
前記回転電機の回転速度が予め規定された第1規定回転速度以上の場合には、回生を前記第2制御状態として前記下段側故障パターンを判別し、
前記回転電機の回転速度が前記第1規定回転速度未満の場合には、前記第1規定回転速度よりも低い第2規定回転速度以下での力行を前記第2制御状態として前記下段側故障パターンを判別する、請求項10に記載の回転電機制御装置。
After detecting the occurrence of the open failure and determining the failure pattern in the first control state,
When the rotation speed of the rotary electric machine is equal to or higher than the predetermined first specified rotation speed, the lower side failure pattern is determined with regeneration as the second control state.
When the rotation speed of the rotary electric machine is less than the first specified rotation speed, the lower side failure pattern is set as the second control state with the force running at the second specified rotation speed lower than the first specified rotation speed. The rotary electric machine control device according to claim 10, wherein the determination is made.
前記回転電機の回転速度が予め規定された第1規定回転速度未満の場合、複数相全ての前記スイッチング素子をオフ状態とするシャットダウン制御、又は前記回転電機の出力トルクがゼロとなるように制御するゼロニュートン制御により、前記回転電機の回転速度を前記第2規定回転速度以下まで低下させる、請求項11に記載の回転電機制御装置。 When the rotation speed of the rotary electric machine is less than the predetermined first specified rotation speed, shutdown control is performed to turn off the switching elements of all the plurality of phases, or control is performed so that the output torque of the rotary electric machine becomes zero. The rotary electric machine control device according to claim 11, wherein the rotation speed of the rotary electric machine is reduced to the second specified rotation speed or less by zero Newton control. 前記第1インバータ及び前記第2インバータの双方の前記インバータを、前記混合パルス幅変調制御ではなく、前記第2期間においてもパターンの異なる複数のパルスが出力されて電気角の一周期を通してパターンの異なる複数のパルスが出力されるパルス幅変調制御、又は電気角の一周期において1つのパルスが出力される矩形波制御により制御している場合に、前記第1制御状態において前記オープン故障の発生を検出した場合には、
前記第1制御状態において、前記故障パターンを判別し、
その後、前記第1インバータ及び前記第2インバータの双方の前記インバータの制御方式を前記混合パルス幅変調制御に変更して、前記第2制御状態において、前記下段側故障パターンを判別し、
その後、前記第1制御状態の判別結果と前記第2制御状態の判別結果とに基づいて、前記故障側アームを判別する、請求項10から12の何れか一項に記載の回転電機制御装置。
A plurality of pulses having different patterns are output to the inverters of both the first inverter and the second inverter in the second period instead of the mixed pulse width modulation control, and the patterns are different throughout one cycle of the electric angle. The occurrence of the open failure is detected in the first control state when the pulse width modulation control in which a plurality of pulses are output or the rectangular wave control in which one pulse is output in one cycle of the electric angle is controlled. If you do,
In the first control state, the failure pattern is determined and
After that, the control method of the inverters of both the first inverter and the second inverter is changed to the mixed pulse width modulation control, and in the second control state, the lower side failure pattern is determined.
The rotary electric machine control device according to any one of claims 10 to 12, wherein the faulty side arm is discriminated based on the determination result of the first control state and the determination result of the second control state.
互いに独立した複数相のオープン巻線を有する回転電機を、第1インバータ及び第2インバータを介して駆動制御する回転電機制御装置であって、
前記第1インバータは、複数相の前記オープン巻線の一端側に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換し、
前記第2インバータは、複数相の前記オープン巻線の他端側に接続されて直流と複数相の交流との間で電力を変換し、
前記第1インバータ及び前記第2インバータは、それぞれ交流1相分のアームが上段側スイッチング素子と下段側スイッチング素子との直列回路により構成され、
前記第1インバータと前記第2インバータとのそれぞれを、互いに独立して制御可能であり、
前記第1インバータ及び前記第2インバータの何れか一方の何れか一方のインバータにおいて、1つのスイッチング素子が常に開放状態となるオープン故障が生じた場合に、複数相の交流電流のそれぞれを積算して各相の電流積算値を演算し、それぞれの前記電流積算値の正負に基づいて、前記オープン故障の発生を検出すると共に、前記オープン故障が生じた箇所を判別するものであり、
前記オープン故障の発生を検出した場合には、
それぞれの前記電流積算値の正負に基づき、前記第1インバータの上段側アーム又は前記第2インバータの下段側アームの何れかに前記オープン故障が生じた第1故障パターン、前記第1インバータの前記下段側アーム又は前記第2インバータの前記上段側アームの何れかに前記オープン故障が生じた第2故障パターン、の何れの故障パターンであるかを判別し、
その後、前記第1インバータ及び前記第2インバータの何れか一方の前記インバータを、前記オープン故障を生じた故障インバータと仮定して故障仮定インバータとし、
判別された前記故障パターンに基づいて、当該故障仮定インバータの前記上段側アーム及び前記下段側アームの内、前記オープン故障が生じている故障側アームと仮定される故障側仮定アームの前記スイッチング素子の全てをオン状態とし、他方の側の非故障側仮定アームの前記スイッチング素子の全てをオン状態としてアクティブショートサーキット制御を行うと共に、前記故障仮定インバータとは異なる前記インバータをスイッチング制御し、
その後、それぞれの前記電流積算値の正負に基づき、前記オープン故障が検出されなかった場合には、前記故障仮定インバータが前記故障インバータであると判別すると共に、前記故障側仮定アームが前記故障側アームであると判別し、
前記オープン故障が検出された場合には、前記故障仮定インバータとは異なる前記インバータが前記故障インバータであると判別すると共に、前記故障パターンに基づいて当該故障インバータにおける前記故障側アームを判別する、回転電機制御装置。
A rotary electric machine control device that drives and controls a rotary electric machine having a plurality of phases of open windings that are independent of each other via a first inverter and a second inverter.
The first inverter is connected to one end side of the open winding of the plurality of phases to convert electric power between direct current and alternating current of the plurality of phases.
The second inverter is connected to the other end of the multi-phase open winding to convert power between direct current and multi-phase alternating current.
In the first inverter and the second inverter, the arm for one AC phase is composed of a series circuit of an upper switching element and a lower switching element, respectively.
Each of the first inverter and the second inverter can be controlled independently of each other.
In the case of an open failure in which one switching element is always in an open state in either one of the first inverter and the second inverter, the alternating currents of the plurality of phases are integrated. The current integrated value of each phase is calculated, and the occurrence of the open failure is detected based on the positive / negative of the current integrated value, and the location where the open failure has occurred is determined.
When the occurrence of the open failure is detected,
Based on the positive and negative of each of the current integrated values, the first failure pattern in which the open failure occurs in either the upper arm of the first inverter or the lower arm of the second inverter, the lower stage of the first inverter. It is determined which of the second failure patterns in which the open failure occurs in either the side arm or the upper arm of the second inverter.
After that, the inverter of either the first inverter or the second inverter is assumed to be a faulty inverter that has caused the open fault, and is used as a fault assumption inverter.
Based on the determined failure pattern, among the upper arm and the lower arm of the failure assumption inverter, the switching element of the failure side assumption arm assumed to be the failure side arm in which the open failure has occurred. Active short circuit control is performed with all of the switching elements of the non-failure side assumption arm on the other side turned on, and the inverter different from the failure assumption inverter is switched and controlled.
After that, when the open failure is not detected based on the positive / negative of each of the current integrated values, it is determined that the failure assumption inverter is the failure inverter, and the failure side assumption arm is the failure side arm. Determined to be
When the open failure is detected, it is determined that the inverter different from the failure assumption inverter is the failure inverter, and the failure side arm in the failure inverter is determined based on the failure pattern. Electric control device.
前記オープン故障の発生を検出した場合に、前記第1故障パターン及び前記第2故障パターンの何れの故障パターンであるかを判別し、
その後、前記アクティブショートサーキット制御、又は複数相全ての前記スイッチング素子をオフ状態とするシャットダウン制御、又は前記回転電機の出力トルクがゼロとなるように制御するゼロニュートン制御により、前記回転電機の回転速度を低下させ、
その後、前記故障仮定インバータとは異なる前記インバータをスイッチング制御する、請求項14に記載の回転電機制御装置。
When the occurrence of the open failure is detected, it is determined which of the first failure pattern and the second failure pattern is the failure pattern.
After that, the rotation speed of the rotary electric machine is controlled by the active short circuit control, the shutdown control in which all the switching elements of the plurality of phases are turned off, or the zero Newton control in which the output torque of the rotary electric machine is controlled to be zero. Decrease,
The rotary electric machine control device according to claim 14, wherein the inverter that is different from the failure assumption inverter is subsequently switched and controlled.
前記オープン故障の発生により、過電流状態が生じた場合には、複数相全ての前記スイッチング素子をオフ状態とするシャットダウン制御、又は、複数相全ての前記アームの前記上段側スイッチング素子をオン状態とする又は複数相全ての前記アームの前記下段側スイッチング素子をオン状態とするアクティブショートサーキット制御により、前記回転電機の回転速度を低下させて前記過電流状態を解消させ、その後、前記故障側アームを判別する、請求項1から15の何れか一項に記載の回転電機制御装置。 When an overcurrent state occurs due to the occurrence of the open failure, shutdown control is performed by turning off the switching elements of all the plurality of phases, or the upper switching elements of the arms of all the multiple phases are turned on. By active short circuit control that turns on the lower switching element of the arm of all of the plurality of phases, the rotation speed of the rotary electric machine is reduced to eliminate the overcurrent state, and then the failed arm is turned on. The rotary electric machine control device according to any one of claims 1 to 15 for discriminating. 前記第1インバータ及び前記第2インバータの内、前記オープン故障を生じた前記インバータを故障インバータとし、前記故障インバータとは異なる前記インバータを正常インバータとし、前記故障インバータの前記上段側アーム及び前記下段側アームの内、前記故障側アームとは逆側を非故障側アームとして、
前記故障インバータの前記故障側アームの前記スイッチング素子の全てをオフ状態とし、前記非故障側アームの前記スイッチング素子の全てをオン状態とするアクティブショートサーキット制御を行うと共に、前記正常インバータを介して前記回転電機を駆動するシングルインバータ駆動制御を行う、請求項1から16の何れか一項に記載の回転電機制御装置。
Among the first inverter and the second inverter, the inverter that has caused the open failure is regarded as a failed inverter, the inverter different from the failed inverter is regarded as a normal inverter, and the upper arm and the lower side of the failed inverter are used. Of the arms, the side opposite to the failed side arm is used as the non-failed side arm.
Active short circuit control is performed in which all the switching elements of the failed side arm of the failed inverter are turned off and all of the switching elements of the non-failed side arm are turned on, and the above is performed via the normal inverter. The rotary electric machine control device according to any one of claims 1 to 16, which performs single inverter drive control for driving a rotary electric machine.
電気角の一周期を通してパターンの異なる複数のパルスが出力されるパルス幅変調制御により前記シングルインバータ駆動制御を行う、請求項17に記載の回転電機制御装置。 The rotary electric machine control device according to claim 17, wherein the single inverter drive control is performed by pulse width modulation control in which a plurality of pulses having different patterns are output through one cycle of the electric angle.
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