JP4757815B2 - 電動機の制御装置および車両 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の推進力発生要素などとして用いられる電動機の制御装置と、その電動機を搭載した車両とに関する。
ハイブリッド車両や電動車両などに車両の推進力発生要素として搭載される電動機は、一般に、３相のＤＣブラシレスモータ等、複数相の電機子を有する電動機が使用される。そして、この種の電動機の運転制御では、電池などの蓄電器から複数相のインバータ回路（ＰＷＭインバータ）を介して電動機に電力を供給することが一般的である（例えば特許文献１を参照）。
なお、インバータ回路は、例えば図１の参照符号７で示すような回路構成のものが一般的である。図示の如く、インバータ回路７は、複数相（図示例では３相）のアーム１０ｕ，１０ｖ，１０ｗを並列に接続して構成される。各アーム１０ｕ，１０ｖ，１０ｗは、それぞれ、スイッチ素子１１ａおよび還流ダイオード１２ａを並列接続してなるスイッチ部１３ａと、スイッチ素子１１ｂおよび還流ダイオード１２ｂを並列接続してなるスイッチ部１３ｂとをそれぞれ正極側、負極側にそれぞれ備え、これらのスイッチ部１３ａ，１３ｂを直列に接続して構成されている。
特開平９−４６８１１号公報
ところで、電動機の運転中に、インバータ回路のスイッチ部のいずれかが、該スイッチ部のスイッチ素子への制御信号によらずに継続的に導通状態となる短絡故障状態が発生することがある。なお、本明細書では、スイッチ部の導通状態は、該スイッチ部の両端間が実質的に短絡して、該スイッチ部を双方向に電流が流れ得る状態を意味する。スイッチ部のスイッチ素子および還流ダイオードが正常である場合には、スイッチ部の導通状態は、スイッチ素子の導通状態（オン状態）と同等である。そして、該スイッチ部の短絡故障状態は、該スイッチ部のスイッチ素子が、これに付与される制御信号によらずに継続的にオンになる（導通する）故障状態、あるいは、還流ダイオードがその順方向および逆方向の双方向で導通状態となる故障状態を意味する。
このような短絡故障状態が発生したときに、その短絡故障状態が発生したスイッチ部以外の正常なスイッチ部のスイッチ素子のオン・オフ（導通・遮断）の制御がそのまま継続されると、電動機の各相で発生する起電力によって短絡故障状態が発生したスイッチ部などに過電流が流れるという不都合が生じる。
ここで、前記特許文献１に見られるものでは、蓄電器とインバータ回路との間の通電経路、並びに、インバータ回路と電動機との間の通電経路に開閉スイッチが設けられている。従って、インバータ回路のいずれかのスイッチ部の短絡故障状態が発生したときに、例えば、それらの開閉スイッチをオフにすることで、インバータ回路の各スイッチ部に電流が流れないようにすることが可能である。
しかるに、特許文献１のものでは、多数の開閉スイッチが必要となってコスト的に不利である。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、電動機の運転中に、インバータ回路のいずれかのスイッチ部の短絡故障状態が発生したときに、電動機とインバータ回路との間の通電を遮断するためスイッチなどを必要とすることなく、インバータ回路の正常なスイッチ部におけるスイッチ素子の適切なオン・オフ制御（導通・遮断制御）によって、インバータ回路の各スイッチ部に大きな電流が流れるのを防止することができる電動機の制御装置、および車両を提供することを目的とする。
本発明の電動機の制御装置は、かかる目的を達成するために、スイッチ素子と該スイッチ素子に並列に接続された還流ダイオードとを含むスイッチ部が各相のアームの正極側と負極側とに設けられた複数相のインバータ回路を介して直流電源から電力が供給される電動機の制御装置において、前記電動機の運転中に前記インバータ回路のいずれかのスイッチ部が継続的に導通状態となる短絡故障状態の発生を検知する短絡故障検知手段と、該短絡故障検知手段により短絡故障状態の発生が検知された後、前記短絡故障状態が発生したスイッチ部である短絡故障スイッチ部が正極側であるか負極側であるかを判断する短絡故障極性判断手段と、前記インバータ回路のスイッチ部のうち、該短絡故障極性判断手段により判断された短絡故障スイッチ部の極性と同極側の全てのスイッチ部が導通状態となり、且つ、該短絡故障スイッチ部と異なる極側の全てのスイッチ部のスイッチ素子が遮断状態となるように少なくとも該短絡故障スイッチ部のスイッチ素子以外の各スイッチ素子を制御する短絡故障時制御手段とを備え、前記短絡故障検知手段は、前記電動機の運転中に前記インバータ回路のいずれかの相に対応するアームの正極側のスイッチ部と負極側のスイッチ部とが同時に導通状態となったときに短絡故障状態が発生したことを検知する手段であり、前記短絡故障極性判断手段は、前記直流電源とインバータ回路との間の通電経路に設けられた電源スイッチを導通状態に維持しつつ、前記インバータ回路の正極側および負極側のいずれか一方の極側の全てのスイッチ素子に対して、該スイッチ素子を導通状態にするための制御信号を付与し、且つ他方の極側の全てのスイッチ素子に対して、該スイッチ素子を遮断状態にするめたの制御信号を付与した状態で、前記短絡故障検知手段により短絡故障状態の発生が検知されるか否かに基づいて、前記短絡故障スイッチ部が正極側であるか負極側であるかを判断し、前記短絡故障時制御手段による前記インバータ回路のスイッチ素子の制御後に前記電源スイッチを遮断状態に制御する手段をさらに備えることを特徴とする。
また、本発明の車両は、スイッチ素子と該スイッチ素子に並列に接続された還流ダイオードとを含むスイッチ部が各相のアームの正極側と負極側とに設けられた複数相のインバータ回路を介して直流電源から電力が供給される電動機を車両の推進力発生要素として備えた車両において、前記電動機の運転中に前記インバータ回路のいずれかのスイッチ部が継続的に導通状態となる短絡故障状態の発生を検知する短絡故障検知手段と、該短絡故障検知手段により短絡故障状態の発生が検知された後、前記短絡故障状態が発生したスイッチ部である短絡故障スイッチ部が正極側であるか負極側であるかを判断する短絡故障極性判断手段と、前記インバータ回路のスイッチ部のうち、該短絡故障極性判断手段により判断された短絡故障スイッチ部の極性と同極側の全てのスイッチ部が導通状態となり、且つ、該短絡故障スイッチ部と異なる極側の全てのスイッチ素子が遮断状態となるように少なくとも該短絡故障スイッチ部のスイッチ素子以外の各スイッチ素子を制御する短絡故障時制御手段とを備え、前記短絡故障検知手段は、前記電動機の運転中に前記インバータ回路のいずれかの相に対応するアームの正極側のスイッチ部と負極側のスイッチ部とが同時に導通状態となったときに短絡故障状態が発生したことを検知する手段であり、前記短絡故障極性判断手段は、前記直流電源とインバータ回路との間の通電経路に設けられた電源スイッチを導通状態に維持しつつ、前記インバータ回路の正極側および負極側のいずれか一方の極側の全てのスイッチ素子に対して、該スイッチ素子を導通状態にするための制御信号を付与し、且つ他方の極側の全てのスイッチ素子に対して、該スイッチ素子を遮断状態にするめたの制御信号を付与した状態で、前記短絡故障検知手段により短絡故障状態の発生が検知されるか否かに基づいて、前記短絡故障スイッチ部が正極側であるか負極側であるかを判断し、前記短絡故障時制御手段による前記インバータ回路のスイッチ素子の制御後に前記電源スイッチを遮断状態に制御する手段をさらに備えることを特徴とする。
本発明の電動機の制御装置および車両によれば、インバータ回路のいずれかのスイッチ部の短絡故障状態が発生し、それが短絡故障検知手段により検知されると、短絡故障極性判断手段により、短絡故障状態が発生したスイッチ部である短絡故障スイッチ部がインバータ回路の正極側（所謂ハイサイド）であるか、負極側（所謂ローサイド）であるかが判断される。そして、短絡故障スイッチ部の極性と同極側の全てのスイッチ部が導通状態となり、且つ、該短絡故障スイッチ部と異なる極側の全てのスイッチ素子が遮断状態となるように少なくとも該短絡故障スイッチ部のスイッチ素子以外の各スイッチ素子が短絡故障時制御手段によって制御される。
より詳しくは、短絡故障スイッチ部が正極側であると判断された場合には、少なくとも正極側の短絡故障スイッチ部のスイッチ素子以外の全てのスイッチ素子が導通状態（オン状態）に制御され、負極側の全てのスイッチ素子が遮断状態（オフ状態）に制御される。また、短絡故障スイッチ部が負極側であると判断された場合には、少なくとも負極側の短絡故障スイッチ部以外の全てのスイッチ素子が導通状態（オン状態）に制御され、負極側の全てのスイッチ素子が遮断状態（オフ状態）に制御される。
なお、短絡故障スイッチ部の短絡故障状態は、該短絡故障スイッチ部のスイッチ素子の故障に起因する場合と還流ダイオードの故障に起因する場合とがあるが、いずれの場合でも、該短絡故障スイッチ部のスイッチ素子の制御によらずに、該短絡故障スイッチ部の導通状態が継続することとなる。従って、短絡故障時制御手段によるスイッチ素子の制御において、短絡故障スイッチ部のスイッチ素子については、それが導通状態になるように制御することは必ずしも必要ではないが、導通状態になるように制御してもよい。
このとき、短絡故障スイッチ部を含めて、これと同極側の全てのスイッチ部が導通状態になるので、電動機の各相の電機子が、それらの導通状態のスイッチ部を介して相互に短絡された状態となる。この場合、インバータ回路の各相の導通状態のスイッチ部には、電動機の出力軸の回転に伴い、各相毎にほぼ同等の振幅レベルの相電流が流れるものの、その相電流はさほど、大きな電流にならない。これにより、本発明の電動機の制御装置および車両によれば、電動機の運転中に、インバータ回路のいずれかのスイッチ部の短絡故障状態が発生したときに、電動機とインバータ回路との間の通電を遮断するためスイッチなどを必要とすることなく、インバータ回路の正常なスイッチ素子の適切なオン・オフ制御によって、インバータ回路の各スイッチ部に大きな電流が流れるのを防止することができる。また、特に、電動機が、パラレル型ハイブリッド車両の推進力発生要素として該車両に搭載されたものである場合には、エンジンによる車両の走行を継続することも可能である。
かかる本発明の電動機の制御装置および車両においては、前記短絡故障極性判断手段は、次のようにして、短絡故障スイッチ素子が正極側であるか、負極側であるかを判断することが可能である。
前記短絡故障検知手段は本発明では、前記電動機の運転中に前記インバータ回路のいずれかの相に対応するアームの正極側のスイッチ部と負極側のスイッチ部とが同時に導通状態となったときに短絡故障状態が発生したことを検知する手段である。そして、前記短絡故障極性判断手段は、前記直流電源とインバータ回路との間の通電経路に設けられた電源スイッチを導通状態に維持しつつ、前記インバータ回路の正極側および負極側のいずれか一方の極側の全てのスイッチ素子に対して、該スイッチ素子を導通状態にするための制御信号を付与し、且つ他方の極側の全てのスイッチ素子に対して、該スイッチ素子を遮断状態にするめたの制御信号を付与した状態で、前記短絡故障検知手段により短絡故障状態の発生が検知されるか否かに基づいて、前記短絡故障スイッチ部が正極側であるか負極側であるかを判断することができる。
また、本発明では、前記した如く前記短絡故障時制御手段による前記インバータ回路のスイッチ素子の制御後に前記電源スイッチを遮断状態に制御する手段をさらに備えるので、直流電源に微小な脈動電流が流れるのが防止され、ひいては、直流電源の劣化などが防止される。
すなわち、前記直流電源とインバータ回路との間の通電経路に設けられた電源スイッチを導通状態に維持しつつ、インバータ回路のスイッチ素子のうち、短絡故障スイッチ部の極性と異なる極側の全てのスイッチ部のスイッチ素子にそれを導通状態（オン状態）にする制御信号を付与し、且つ、短絡故障スイッチ部と同極側の全てのスイッチ部のスイッチ素子にそれを遮断状態（オフ状態）にする制御信号を付与すると、インバータ回路の短絡故障スイッチ部に対応する相において、正極側のスイッチ部と負極側のスイッチ部とが同時に導通状態となり、前記直流電源またはインバータ回路の入力側に一般に備えられている平滑コンデンサから短絡故障スイッチ部とこれに直列接続されたスイッチ部とを通じて過大な短絡電流が流れる。そして、このとき、短絡故障検知手段により、短絡故障状態の発生が検知されることとなる。一方、短絡故障スイッチ部の極性と同極側の全てのスイッチ素子にそれを導通状態（オン状態）にする制御信号を付与し、且つ、短絡故障スイッチ部と異なる極側の全てのスイッチ素子にそれを遮断状態（オフ状態）にする制御信号を付与した場合には、インバータ回路のいずれの相においても、正極側のスイッチ部と負極側のスイッチ部とが同時に導通状態となることはない。そして、この場合には、短絡故障検知手段によって短絡故障状態の発生が検知されることはない。従って、前記直流電源とインバータ回路との間の通電経路に設けられた電源スイッチを導通状態に維持しつつ、インバータ回路の正極側および負極側のいずれか一方の極側の全てのスイッチ素子に対して、該スイッチ素子を導通状態にするための制御信号を付与し、且つ他方の極側の全てのスイッチ素子に対して、該スイッチ素子を遮断状態にするための制御信号を付与した状態で、前記短絡故障検知手段により短絡故障状態の発生が検知されるか否かに基づいて、前記短絡故障スイッチ素子が正極側であるか負極側であるかを判断することができる。
なお、本発明の車両は、前記インバータ回路の各アームは、各スイッチ部のスイッチ素子と還流ダイオードとの並列接続、該アームの正極側スイッチ部と負極側スイッチ部との直列接続、該アームの一対の電源端子と該正極側および負極側スイッチ部の直列回路との接続、並びに、該アームの出力端子と該正極側および負極側スイッチ部の直列回路の中点との接続が板状の導電性部材によりなされている場合に適している。
すなわち、前記電動機を車両の推進力発生要素として備えた車両では、該電動機の通電制御が行なわれていない状態でも、該電動機の出力軸が車両の運動ネネルギーあるいはエンジンによって回転駆動される。このため、該電動機の各相の電機子で起電力が発生する。このため、インバータ回路の各アームに前記板状の導電性部材を備えた場合には、いずれかのスイッチ部の短絡故障状態が発生したときに、該導電性部材にその溶断などを生じることなく大電流が流れ得る。しかるに、本発明の車両では、上記の如くインバータ回路のスイッチ素子を制御することによって、インバータ回路のスイッチ部やアームの導電性部材に過電流が流れるのを防止できる。
まず、本発明に関連する参考例としての第１実施形態を図１〜図７を参照して説明する。
図１は本実施形態における電動機の制御装置の回路構成を示す図である。図中、１は電動機、２は電動機１の直流電源としての蓄電器、３は電動機１の駆動回路ユニット（以下、ＰＤＵという）、４は駆動回路ユニット３を介して電動機１の運転制御を行なう電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）である。
電動機１は、例えば３相のＤＣブラシレスモータである。この電動機１は、本実施形態では、図示を省略するパラレル型ハイブリッド車両の補助的な推進力発生要素として該車両に搭載されている。あるいは、電動機１は、図示を省略する電動車両もしくはシリーズ型ハイブリッド車両の推進力発生要素として該車両に搭載されている。この場合、パラレル型ハイブリッド車両では、電動機１の出力軸（ロータ）がエンジンの出力軸に接続されると共に、変速機やクラッチ等を介して車両の駆動輪に接続される。また、電動車両もしくはシリーズ型ハイブリッド車両では、電動機１の出力軸が変速機やクラッチ等を介して駆動輪に接続される。これらの車両の構造は公知のものでよい。
蓄電器２は、充放電可能な２次電池である。この蓄電器２は、その正極がＰＤＵ３の正極側電源端子３ａにコンタクタ５を介して接続されると共に、負極がＰＤＵ３の負極側電源端子３ｂに接続されている。コンタクタ５は、電動機１の電源スイッチとして機能するものであり、そのオン状態（導通状態）で、蓄電器２とＰＤＵ３の後述するインバータ回路７との間の通電が可能となる。なお、蓄電器２として、電気二重層コンデンサなどの大容量コンデンサを使用してもよい。また、例えば蓄電器２から双方向型のＤＣ−ＤＣコンバータを介してＰＤＵ３に直流電圧を供給するような直流電源を使用してもよい。
ＰＤＵ３は、平滑コンデンサ６と、インバータ回路７と、このインバータ回路７の動作をＥＣＵ４からの指令に応じて制御する制御部８と、電動機１の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電機子１ｕ，１ｖ，１ｗの通電電流（相電流）をそれぞれ検出する電流検出手段としての電流センサ９ｕ，９ｖ，９ｗとを備えている。平滑コンデンサ６は、前記電源端子３ａ，３ｂの間に接続されている。なお、３相のうちの２つの相の相電流が決まれば、他の１つの相の相電流は一義的に定まるので、電流センサ９ｕ，９ｖ，９ｗのうちの１つを省略してもよい。
インバータ回路７は、電動機１の各相にそれぞれ対応する３相分のアーム１０ｕ，１０ｖ，１０ｗを前記電源端子３ａ，３ｂの間で平滑コンデンサ６と並列に接続して構成された３相のインバータ回路である。このインバータ回路７のアーム１０ｕ，１０ｖ，１０ｗは、各々、直列接続された１対のスイッチ素子１１ａ，１１ｂと、各スイッチ素子１１ａ，１１ｂにそれぞれ並列接続された還流ダイオード１２ａ，１２ｂとから構成されている。換言すれば、各アーム１０ｕ，１０ｖ，１０ｗは、スイッチ素子１１ａと還流ダイオード１２ａとを並列接続してなるスイッチ部１３ａと、スイッチ素子１１ｂと還流ダイオード１２ｂとを並列接続してなるスイッチ部１３ｂとを直列に接続して構成されている。
本実施形態では、各スイッチ素子１１ａ，１１ｂは、いずれもＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であり、そのゲートに制御信号（パルス信号）を付与することにより、オン・オフ（導通・遮断）する。そして、各アーム１０ｕ，１０ｖ，１０ｗの中点（スイッチ部１３ａ，１３ｂの間の点）が、それぞれ電動機１のＵ相電機子１ｕ、Ｖ相電機子１ｖ、Ｗ相電機子１ｗに電流センサ９ｕ，９ｖ，９ｗを介して接続されている。
また、本実施形態では、各スイッチ素子１１ａ，１１ｂを構成するＩＧＢＴは、より詳しくは、そのコレクタとエミッタとの間で流れる電流を検出する機能（該電流に応じた検出信号を出力する機能）を持つ電流センスＩＧＢＴであり、その検出信号が制御部８に入力されるようになっている。
なお、各アーム１０ｕ，１０ｖ，１０ｗのスイッチ素子１１ａ側の一端（スイッチ素子１１ａのコレクタおよび還流ダイオード１２ａのカソード）は、いずれも電源端子３ａ，３ｂのうちの正極側電源端子３ａに接続され、スイッチ素子１１ｂ側の他端（スイッチ素子１１ｂのエミッタおよび還流ダイオード１２ｂのアノード）は、いずれも負極側電源端子３ｂに接続されている。以降、スイッチ素子１１ａを正極側のスイッチ素子１１ａ、スイッチ素子１１ｂを負極側のスイッチ素子１１ｂということがある。同様に、還流ダイオード１２ａを正極側の還流ダイオード１２ａ、還流ダイオード１２ｂを負極側の還流ダイオード１２ｂ、スイッチ部１３ａを正極側のスイッチ部１３ａ、スイッチ部１３ｂを負極側のスイッチ部１３ｂということがある。また、インバータ回路７のアーム１０ｕ，１０ｖ，１０ｗおよび電流センサ９ｕ，９ｖ，９ｗに関し、それぞれに対応する相を特に区別する必要が無いときは、添え字ｕ，ｖ，ｗを省略する。また、各アーム１０のスイッチ素子１１ａ，１１ｂ、あるいは、還流ダイオード１２ａ，１２ｂ、あるいは、スイッチ部１３ａ，１３ｂを特に区別する必要が無いときは、添え字ａ，ｂを省略する。
ここで、本実施形態におけるインバータ回路７の各アーム１０のより具体的な構造を図２を参照して説明しておく。図２は、その構造の概要を側面視で示す図である。
図示の如く、各アーム１０は、ヒートシンク１４上に絶縁シート１５を介して互いに非接触で搭載された板状の導電性部材としてのヒートスプレッダ１６ａ，１６ｂを備える。これらのヒートスプレッダ１６ａ，１６ｂの材質は例えば銅である。そして、ヒートスプレッダ１６ａ上に、スイッチ素子（ＩＧＢＴ）１１ａおよび還流ダイオード１２ａのそれぞれのチップが半田１７ａを介して固設されている。同様に、ヒートスプレッダ１６ｂ上に、スイッチ素子（ＩＧＢＴ）１１ｂおよび還流ダイオード１２ｂのそれぞれのチップが半田１７ｂを介して固設されている。この場合、スイッチ素子１１ａのエミッタと、還流ダイオード１２ａのアノードとがヒートスプレッダ１６ａに導通され、それらのエミッタおよびアノードがヒートスプレッダ１６ａを介して接続されている。同様に、スイッチ素子１１ｂのエミッタと還流ダイオード１２ｂのアノードとがヒートスプレッダ１６ｂを介して接続されている。
また、スイッチ素子１１ａおよび還流ダイオード１２ａのチップの上面と、スイッチ素子１１ｂおよび還流ダイオード１２ｂのチップの上面とには、各々、板状の導電性部材としてのビームリード１８ａ，１８ｂが半田１９ａ，１９ｂを介して固設されている。これらのビームリード１８ａ，１８ｂの材質は例えば銅である。この場合、スイッチ素子１１ａのコレクタと還流ダイオード１２ａのカソードとがビームリード１８ａに導通され、それらのコレクタおよびカソードがビームリード１８ａを介して接続されている。同様に、スイッチ素子１１ｂのコレクタと還流ダイオード１２ｂのカソードとがビームリード１８ｂを介して接続されている。そして、ビームリード１８ｂからヒートスプレッダ１６ａ側に向かって該ビームリード１８ｂと一体に板状の接続部２０が延設されており、この接続部２０が、ヒートスレプッダ１６ａにネジ止めなどにより導通・固定されている。
また、各アーム１０は、ＰＤＵ３の前記正極側電源端子３ａ、負極側電源端子３ｂにそれぞれ導通させる電源端子２１ａ，２１ｂと、電動機１の１つの相（各アーム１０ｕ，１０ｖ，１０ｗに対応する相）の電機子１ｕまたは１ｖまたは１ｗに導通させる出力端子２２とを備える。この場合、電源端子２１ａは、ビームリード１８ａの一端部に該ビームリード１８ａと一体に形成されている。また、電源端子２１ｂは、ヒートスプレッダ１６ｂにネジ止めなどにより導通・固定された板状の導電性部材２３の端部に該導電性部材２３と一体に形成されている。さらに、出力端子２２は、ビームリード１８ｂの一側部からこれと一体に延設された部分（図２では、紙面に垂直に延設された部分）に形成されている。なお、導電性部材２３の材質は例えば銅である。
以上の接続構成により、スイッチ素子１１ａおよび還流ダイオード１２ａが、板状の導電性部材としてのヒートスプレッダ１６ａおよびビームリード１８ａを介して並列接続され、これにより、スイッチ部１３ａが構成されている。同様に、スイッチ素子１１ｂおよび還流ダイオード１２ｂがヒートスプレッダ１６ｂおよびビームリード１８ｂを介して並列接続され、これにより、スイッチ部１３ｂが構成されている。また、これらのスイッチ部１３ａ，１３ｂは、ビームリード１８ｂの接続部２０を介して直列に接続されている。さらに、電源端子１７ａとスイッチ部１３ａ，１３ｂの直列回路のスイッチ部１３ａ側の一端との接続が、板状の導電性部材としてのビームリード１８ａによりなされ、電源端子２１ｂとスイッチ部１３ａ，１３ｂの直列回路のスイッチ部１３ｂ側の他端との接続が、板状の導電性部材２３によりなされている。さらに、出力端子２２とスイッチ部１３ａ，１３ｂの直列回路の中点との接続が、板状の導電性部材としてのビームリード１８ｂによりなされている。
このように、本実施形態のインバータ回路７では、各アーム１０の電流路を、板状の導電性部材としてのヒートスプレッダ１６ａ，１６ｂ、ビームリード１８ａ，１８ｂ、導電性部材２３により構成している。このため、これらに大電流が流れても溶断などが生じにくいようになっている。
図１の説明に戻って、ＰＤＵ３の制御部８は、詳細な回路構成の図示は省略するが、マイクロコンピュータと、各スイッチ素子１１に対する制御信号を出力する制御信号生成回路とを含む回路である。この制御部８には、ＥＣＵ４からの指令（電動機１の運転状態を規定する指令）と、各スイッチ素子１１の電流の検出信号とが入力される。そして、制御部８は、ＥＣＵ４からの指令に応じてＰＷＭ制御により各スイッチ素子１１のゲートに付与する制御信号を生成して出力する機能（以下、ＰＷＭ制御機能という）と、各スイッチ素子１１から入力される検出信号により表される電流が所定値以上（例えば４００Ａ以上）の過大な電流になった時に、その過大電流が流れたスイッチ素子１１を強制的にオフにする（該スイッチ素子１１をオンにする制御信号の出力を中止する）と共に、その旨を示す情報信号としての短絡情報をＥＣＵ４に出力する機能（以下、短絡検知機能という）とを有する。
ここで、電動機１の運転中（蓄電器２と電動機１との間で電力授受が行なわれている状態）に、インバータ回路７の各アーム１０の２つのスイッチ素子１１ａ，１１ｂは、ＰＷＭ制御によって同時にオン状態になることが無いように（各アーム１０の両スイッチ部１３ａ，１３ｂが同時に導通状態になることが無いように）制御される。しかるに、例えばいずれかのスイッチ素子１１が、それに付与される制御信号によらずに継続的にオン状態となる故障、あるいは、いずれかのダイオード１２がその順方向および逆方向で継続的に短絡してしまう故障が発生した場合、すなわち、いずれかのスイッチ部１３が継続的に導通状態となる短絡故障状態が発生すると、その短絡故障状態が発生したスイッチ部１３を含むアーム１０の両スイッチ部１３ａ，１３ｂが同時に導通する状態が発生する。そして、このような状況が発生すると、そのアーム１０の両スイッチ部１３ａ，１３ｂに蓄電器２あるいは平滑コンデンサ６から大電流（短絡電流）が流れる。制御部８の上記短絡検知機能は、このような状況で働く機能である。本実施形態では、この短絡検知機能を有するＰＤＵ３の制御部８が、短絡検知手段としての機能を有する。
ＥＣＵ４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを含む回路ユニットである。このＥＣＵ４には、各電流センサ９の検出信号が入力されると共に、ＰＤＵ３の制御部８から前記短絡情報が入力される。そして、ＥＣＵ４は、電動機１の運転中に、基本的には各電流センサ９の検出信号により表される電流値（相電流の検出値）が所要の目標値になるように、フィードバック制御処理によりインバータ回路７の各スイッチ素子１１のオン・オフタイミングを規定する指令（例えば電動機１の各相の電圧指令値）を逐次生成し、それをＰＤＵ３の制御部８に出力する。なお、電動機１の各相電流の目標値は、車両のアクセル操作量などに応じて決定されるトルク指令値（電動機１の出力トルクの指令値）に応じて決定される。
また、ＥＣＵ４は、短絡故障極性判断手段、短絡故障時制御手段としての機能を有し、ＰＤＵ３の制御部８から入力される前記短絡情報に応じて、短絡故障状態が発生したスイッチ部１３（以下、短絡故障スイッチ部１３という）が正極側のスイッチ部であるか負極側のスイッチ部であるかを判断するための制御処理と、短絡故障スイッチ部１３と同極側の全てのスイッチ素子１１をオンにし、且つ、短絡故障スイッチ部１３と異なる極側の全てのスイッチ素子１１をオフにするための制御処理とを実行する。これらの制御処理の詳細は後述する。
次に、本実施形態の制御装置の作動、特に、インバータ回路７のいずれかのスイッチ部１３で短絡故障状態が発生した場合の作動を図３〜図７を参照して説明する。図３は、その作動に係わるＥＣＵ４の制御処理を示すフローチャート、図４は図３のＳＴＥＰ２の処理の実行直後の相電流の流れの例を説明するための図、図５は図４における相電流の波形を示すグラフ、図６は図３の処理を完了することによる相電流の流れを説明するための図、図７は図６における相電流の波形を示すグラフである。
図３を参照して、ＥＣＵ４は、電動機１の運転中（車両の走行中）に、ＰＤＵ３の制御部８から入力される短絡情報の有無に基づいて、短絡故障状態の発生が検知されたか否かを判断する（ＳＴＥＰ１）。このとき、制御部８から短絡情報が出力されず、短絡故障状態の発生が検知されていない場合（ＳＴＥＰ１の判断結果が否定的である場合）には、図３の制御処理は終了する。
一方、制御部８から短絡情報が出力され、短絡故障状態の発生が検知された場合（ＳＴＥＰ１の判断結果が肯定的である場合）には、ＥＣＵ４は、まず、ＳＴＥＰ２において、前記コンタクタ５をオンにするなどの制御処理を実行する。これにより、蓄電器２がインバータ回路７および電動機１から電気的に切り離される（電動機１と蓄電器２との間の電力授受が遮断される）。また、このＳＴＥＰ２では、ＥＣＵ４は、インバータ回路６の全ての（６個の）スイッチ素子１１をオフにする指令をＰＤＵ３の制御部８に出力する制御処理も実行する。これにより、ＰＤＵ３の制御部８は、各スイッチ素子１１をオフにするように各スイッチ素子１１のゲートに制御信号を付与する。
ここで、ＳＴＥＰ２の処理によって、短絡故障状態が発生したスイッチ部１３（短絡故障スイッチ部１３）以外のスイッチ部１３（以下、正常スイッチ部１３ということがある）のスイッチ素子１１はオフ状態になるが、短絡故障スイッチ部１３は、その導通状態が継続する。すなわち、短絡故障スイッチ部１３のスイッチ素子１１が継続的にオン状態になる故障が発生した場合には、該スイッチ素子１１にこれをオフにする制御信号を付与しても、該スイッチ素子１１がオン状態に維持され、該短絡故障スイッチ部１３の導通状態が継続する。また、短絡故障スイッチ部１３のスイッチ素子１１が正常で、還流ダイオード１２がその双方向で導通する故障が発生した場合には、該短絡故障スイッチ部１３のスイッチ素子１１はオフ状態になるが、該短絡故障スイッチ部１３の導通状態は継続する。また、電動機１の出力軸が車両の走行に伴う慣性により回転している状態、あるいは、パラレル型ハイブリッド車両のエンジンにより電動機１の出力軸が回転駆動されている状態では、電動機１の各相の電機子１ｕ，１ｖ，１ｗに出力軸の回転速度に応じた起電力が発生する。
このような状況では、短絡故障スイッチ部１３に対応する１つの相の電機子１ｕまたは１ｖまたは１ｗ（以下、この電機子に参照符号１ｘを付することがある）に一定の向きの相電流（正弦波状の電流）が短絡故障スイッチ部１３を経由して流れると同時に、他の２つの相の電機子にそれぞれ、電機子１ｘと逆向きの相電流（正弦波状の電流）が流れる。この場合、当該他の２つの相の相電流は、それぞれに対応するアーム１０の２つの還流ダイオード１２ａ，１２ｂのうちの、短絡故障スイッチ部１３と同極側の還流ダイオード１２ａまたは１２ｂを経由して流れる。
例えば、短絡故障スイッチ部１３がＵ相のアーム１０ｕの正極側スイッチ部１３ａであるとする。この場合には、前記コンタクタ５をＯＦＦにし、且つ、正常スイッチ部１３のスイッチ素子１１（アーム１０ｕのスイッチ素子１１ｂ、アーム１０ｖのスイッチ素子１１ａ，１１ｂ、およびアーム１０ｗのスイッチ素子１１ａ，１１ｂ）をＯＦＦにした状態で、図４の矢印Ｙｕ，Ｙｖ，Ｙｗで示すように一定の向きに各相電流が流れる。この場合、矢印Ｙｕで示すＵ相電流は、Ｕ相のアーム１０ｕの正極側スイッチ素子１１ａまたは正極側還流ダイオード１２ａを経由して流れる。また、矢印Ｙｖ、Ｙｗでそれぞれ示すＶ相電流、Ｗ相電流は、それぞれ、Ｖ相のアーム１０ｖの正極側の還流ダイオード１２ａ、Ｗ相のアーム１０ｗの正極側の還流ダイオード１２ａを経由して流れる。
図５は、この場合（図４の状況）における各相電流の実測波形の例を示している。なお、この例では、電動機１の出力軸の回転速度は６０００［ｒｐｍ］である。図示の如く、Ｕ相電流は、正極性の向きに流れる正弦波状の電流となる。また、Ｖ相電流およびＷ相電流は、負極性の向き（Ｕ相電流と逆極性の向き）に流れる正弦波状の電流となる。なお、本実施形態では、各相電流の向きの極性は、インバータ回路７から各相の電機子１ｕ，１ｖ，１ｗに向かう向きを正極性とする。
このように、インバータ回路７のスイッチ部１３のうちの、正極側の１つのスイッチ部１３ａが短絡故障スイッチ素子となった場合には、その短絡故障スイッチ部１３ａに対応する相の相電流が正極性の正弦波状の電流となり、他の２つの相電流は負極性の正弦波状の電流となる。この場合、短絡故障スイッチ部１３ａに対応する相の相電流は、該短絡故障スイッチ部１３ａのスイッチ素子１１ａまたは還流ダイオード１２ａを経由して流れ、他の２つの相電流は、それぞれに対応する相のアーム１０の正極側の還流ダイード１２ａを経由して流れる。
同様に、スイッチ部１３のうちの、負極側の１つのスイッチ部１３ｂが短絡故障スイッチ部となった場合には、その短絡故障スイッチ部１３ｂに対応する相の相電流が負極性の正弦波状の電流となり、他の２つの相電流は正極性の正弦波状の電流となる。この場合、短絡故障スイッチ部１３ｂに対応する相の相電流は、該短絡故障スイッチ部１３ｂのスイッチ素子１１ｂまたは還流ダイオード１２ｂを経由して流れ、他の２つの相電流は、それぞれに対応する相のアーム１０の負極側の還流ダイード１２ｂを経由して流れる。
これの場合において、短絡故障スイッチ部１３を流れる相電流の大きさ（絶対値）は、他の２つの相の相電流の大きさ（絶対値）の和に一致するので、特に電動機１の出力軸の回転速度が比較的高速である場合には、短絡故障スイッチ部１３に流れる相電流の実効値が比較的大きなものとなる。例えば図５の例では、Ｕ相電流の実効値は２４０［Ａ］程度の大きなものとなる。なお、Ｖ相電流、Ｗ相電流の実効値は１４５［Ａ］程度であり、Ｕ相電流の実効値よりも小さい。
このように、短絡故障スイッチ部１３を流れる相電流が大きなものとなる状態では、それが継続すると、該短絡故障スイッチ部１３のスイッチ素子１１または還流ダイオード１２のチップや、前記ビームリード１６ａまたは１６ｂなどの配線類が過剰に高温になる恐れがある。
そこで、本実施形態では、ＥＣＵ４は、前記ＳＴＥＰ２に続いて、以下に説明するＳＴＥＰ３以降の制御処理を実行することによって、短絡故障スイッチ部１３などに過大な電流が流れないようにする。
ＳＴＥＰ３では、ＥＣＵ４は、電流センサ９ｕ，９ｖ，９ｗの検出信号に基づいて、電動機１の各相電流の極性（向き）を認識する処理を実行する。具体的には、例えば、ＥＣＵ４は、所定時間の期間において、各電流センサ９により検出される各相電流の値を逐次サンプリングし、当該期間における各相電流の平均値を算出する。そして、その平均値の符号に基づいて、各相電流の極性（向き）を認識する。
次いで、ＳＴＥＰ４において、ＥＣＵ４は、３つの相電流のうちの１つの相電流の極性が負極性で、且つ、他の２つの相電流の極性が正極性であるか否かを判断する。そして、この判断結果が肯定的である場合には、ＥＣＵ４は、ＳＴＥＰ５において、負極側の３つのスイッチ部１３ｂ，１３ｂ，１３ｂのうちのいずれかの短絡故障状態が発生したと確定する。さらにＥＣＵ４は、ＳＴＥＰ６において、負極側の全てのスイッチ素子１１ｂ，１１ｂ，１１ｂをオンにする指令をＰＤＵ３の制御部８に出力し、図３の処理を終了する。
このとき、制御部８は、ＥＣＵ４から与えられた指令に従って、負極側の全てのスイッチ素子１１ｂ，１１ｂ，１１ｂをオンにする制御信号を負極側の各スイッチ素子１１ｂのゲートに出力する。これにより、短絡故障状態が発生したスイッチ部１３ｂを含めて、これと同極側（ここでは負極側）の全てのスイッチ素子１１ｂ，１１ｂ，１１ｂがオン状態となる。ひいては負極側の全てのスイッチ部１３ｂ，１３ｂ，１３ｂが導通状態となる。なお、短絡故障スイッチ部１３ｂと逆の極性側（ここでは正極側）の各スイッチ素子１１ａはいずれもオフ状態に維持される。
また、ＳＴＥＰ４の判断結果が否定的である場合には、ＥＣＵ４は、ＳＴＥＰ７において、３つの相電流のうちの１つの相電流の極性が正極性で、且つ、他の２つの相電流の極性が負極性であるか否かを判断する。そして、この判断結果が肯定的である場合には、ＥＣＵ４は、ＳＴＥＰ８において、正極側の３つのスイッチ部１３ａ，１３ａ，１３ａのうちのいずれかの短絡故障状態が発生したと確定する。さらにＥＣＵ４は、ＳＴＥＰ９において、正極側の全てのスイッチ素子１１ａ，１１ａ，１１ａをオンにする指令をＰＤＵ３の制御部８に出力し、図３の処理を終了する。
このとき、制御部８は、ＥＣＵ４から与えられた指令に従って、正極側の全てのスイッチ素子１１ａ，１１ａ，１１ａをオンにする制御信号を正極側の各スイッチ素子１１ａのゲートに出力する。これにより、短絡故障状態が発生したスイッチ部１３ａを含めて、これと同極側（ここでは正極側）の全てのスイッチ素子１１ａ，１１ａ，１１ａがオン状態となる。ひいては正極側の全てのスイッチ部１３ａ，１３ａ，１３ａが導通状態となる。なお、短絡故障スイッチ部１３ａと逆の極性側（ここでは負極側）の各スイッチ素子１１ｂはいずれもＯＦＦ状態に維持される。
補足すると、電動機１の運転中にノイズなどの影響により、インバータ回路７のいずれかのアーム１０の両スイッチ素子１１ａ，１１ｂが一時的に同時にオン状態になる場合もある。また、いずれかのスイッチ部１３のスイッチ素子１１で短絡故障状態が発生して、そのスイッチ部１３を含むアーム１０の両スイッチ部１３ａ，１３ｂが同時に導通状態になった後に、該スイッチ部１３のスイッチ素子１１が継続的にオフ状態となる故障が発生する場合もある。本実施形態では、これらの場合にも、ＰＤＵ３の制御部８から短絡情報が出力され、ＳＴＥＰ２からの制御処理が実行される。ただし、これらの状況では、ＳＴＥＰ３の処理の実行中に、インバータ回路７の全てのスイッチ部１３のスイッチ素子１１がオフ状態となるので、ＳＴＥＰ４の判断結果とＳＴＥＰ７の判断結果とがいずれも否定的となる。そして、この場合には、ＥＣＵ４は、ＳＴＥＰ６またはＳＴＥＰ９の処理を実行することなく、図３の制御処理を終了する。従って、インバータ回路７の各スイッチ素子１１はいずれもＯＦＦ状態に維持される。
なお、本実施形態では、前記ＳＴＥＰ２〜５、７、８の処理によって、短絡故障極性判断手段が構成されることとなる。また、ＳＴＥＰ６，９の処理によって、短絡故障時制御手段が構成されることとなる。
以上説明した図３の制御処理により、いずれかのスイッチ部１３が継続的に導通状態となる短絡故障状態が発生した場合には、最終的に、その短絡故障スイッチ素子部１３と同極側の他の２つの正常スイッチ部１３のスイッチ素子１１がオン状態に制御される。従って、短絡故障スイッチ部１３を含めて、これと同極側の全てのスイッチ部１３が導通状態になる。同時に、短絡故障スイッチ部１３と異なる極側の全てのスイッチ素子１１はオフ状態に制御される。
このため、インバータ回路７の各アーム１０において、短絡故障スイッチ部１３と同極側のスイッチ部１３（スイッチ素子１１および還流ダイオード１２からなる並列回路）は、双方向で導通状態となる。例えばＵ相の正極側のスイッチ部１３ａで短絡故障状態が発生した場合には、図６中に矢印で示す如く、各アーム１０において、スイッチ部１３が双方向で導通状態となる。負極側のいずれかのスイッチ素子１１の短絡故障状態が発生した場合においても同様である。
従って、電動機１の各相の電機子１ｕ，１ｖ，１ｗのそれぞれのインバータ回路７側の一端が実質的に相互に短絡された状態となる。このため、電動機１の出力軸の回転に伴い流れる各相電流は、いずれの相でも、ほぼ同等の振幅を有する正弦波状の交流電流となる。
図７は、Ｕ相の正極側のスイッチ素子１１ａで短絡故障状態が発生した場合において、正極側の全てのスイッチ部１３ａ，１３ａ，１３ａを導通状態にしたときに流れる各相電流の実測波形の例を示している。図示の如く、いずれの相電流も、ほぼ同等の振幅を有する正弦波状の交流電流となる。なお、図７の例での電動機１の出力軸の回転速度は、図５の例の場合と同じである。
この場合、各相電流の実効値は、前記ＳＴＥＰ２の処理によって、コンタクタ５をＯＦＦにし、且つ、短絡故障状態が発生したスイッチ部１３のスイッチ素子１１以外の全てのスイッチ素子１１をオフにした直後の状態に比して小さなものとなる。例えば、図７の例では、短絡故障スイッチ部である正極側スイッチ部１３ａに対応するＵ相を含めて、各相電流の実効値は、８１［Ａ］程度となる。従って、短絡故障スイッチ部１３ａに対応するＵ相電流の実効値は、図５の場合（２４０［Ａ］）の１／３程度に低減することとなる。
このように、短絡故障スイッチ部１３を含めて、これと同極側の全てのスイッチ部１３を導通状態にすることによって、該短絡故障スイッチ部１３に過大な電流が流れるのを防止できる。特に、電動機１がパラレル型ハイブリッド車両の補助的な推進力発生要素として該車両に搭載されている場合には、他の推進力発生要素としてのエンジンによる車両の走行を継続することもできる。
また、本実施形態では、インバータ回路７の各アーム１０の電流路に前記ビームリード１８ａ，１８ｂなどの板状の導電性部材を備えているため、いずれかのスイッチ部１３の短絡故障状態の発生時に、該導電性部材の溶断などを生じることなく、大電流が流れやすいものの、上記の如く、スイッチ部１３に流れる電流が過大になるのを効果的に防止できる。
なお、本実施形態では、ＳＴＥＰ４の判断結果がＮＯである場合に、ＳＴＥＰ７の判断処理を行なうようにしたが、ＳＴＥＰ４の判断結果がＮＯである場合に、短絡故障スイッチ部１３が正極側のスイッチ部１３であると判断して、ＳＴＥＰ９の処理を実行するようにしてもよい。あるいは、ＳＴＥＰ４の判断処理の代わりに、ＳＴＥＰ７の判断処理を実行し、その判断結果が肯定的である場合と否定的である場合とでそれぞれ、ＳＴＥＰ９の処理、ＳＴＥＰ６の処理を実行するようにしてもよい。また、ＳＴＥＰ４の判断処理とＳＴＥＰ７の判断処理との実行順序を本実施形態の場合と逆にしてもよい。
次に、本発明の実施形態としての第２実施形態を図８を参照して説明する。図８は本実施形態におけるＥＣＵ４の制御処理を示すフローチャートである。なお、本実施形態は、前記第１実施形態で説明した短絡故障状態が発生した場合におけるＥＣＵ４の制御処理だけが第１実施形態と相違するものである。従って、本実施形態の説明では、第１実施形態と同一の構成部分もしくは同一の機能部分については第１実施形態と同一の参照符号を用い、説明を省略する。
図８を参照して、本実施形態では、ＥＣＵ４は、電動機１の運転中（車両の走行中）に、第１実施形態におけるＳＴＥＰ１の判断処理と同じ判断処理をＳＴＥＰ２１で実行する。そして、この判断結果が、否定的である場合（ＰＤＵ３の制御部８において短絡故障状態の発生が検知されていない場合）には、図８の制御処理は終了する。
一方、ＳＴＥＰ２１の判断結果が肯定的である場合には、ＥＣＵ４は、まず、ＳＴＥＰ２２において、正極側および負極側のいずれか、例えば正極側の全てのスイッチ素子１１ａ，１１ａ，１１ａをオンにする指令と負極側の全てのスイッチ素子１１ｂ，１１ｂ，１１ｂをオフにする指令とをＰＤＵ３の制御部８に出力する。そして、ＥＣＵ４はこの状態で、所定の待機時間が経過するまで待機する（ＳＴＥＰ２３）。そして、ＥＣＵ４は、この待機中に、ＳＴＥＰ２４において、ＰＤＵ３の制御部８から入力される短絡情報の有無に基づいて、新たに短絡故障状態の発生が検知されたか否かを判断する。
ここで、負極側のいずれかのスイッチ部１３ｂの短絡故障状態が発生して、ＳＴＥＰ２１の判断結果が肯定的になった場合には、ＳＴＥＰ２２の処理の実行後におけるＳＴＥＰ２３の待機中に、負極側の短絡故障スイッチ部１３ｂに対応する相のアーム１０の両スイッチ素子１１ａ，１１ｂが同時にオン状態となる。このため、当該アーム１０の両スイッチ素子１１ａ，１１ｂに蓄電器２または平滑コンデンサ６から過大な短絡電流が流れ、それが、ＰＤＵ３の制御部８の短絡検知機能によって検知される。ひいては、該制御部８から前記短絡情報がＥＣＵ４に出力される。
従って、負極側のいずれかのスイッチ部１３ｂの短絡故障状態が発生して、ＳＴＥＰ２１の判断結果が肯定的になった場合には、ＳＴＥＰ２４の判断結果が肯定的となる。そして、この場合には、ＥＣＵ４はＳＴＥＰ２５において、負極側の３つのスイッチ部１３ｂ，１３ｂ，１３ｂのうちのいずれかの短絡故障状態が発生したと確定する。さらにＥＣＵ４は、ＳＴＥＰ２６において、負極側の全てのスイッチ素子１１ｂ，１１ｂ，１１ｂをオンにする指令をＰＤＵ３の制御部８に出力すると共に、正極側の全てのスイッチ素子１１ａ，１１ａ，１１ａをオフにする指令をＰＤＵ３の制御部８に出力する。
このとき、ＰＤＵ３の制御部８は、ＥＣＵ４から与えられた指令に従って、負極側の全てのスイッチ素子１１ｂ，１１ｂ，１１ｂをオンにする制御信号を負極側の各スイッチ素子１１ｂのゲートに出力すると共に、正極側の全てのスイッチ素子１１ａ，１１ａ，１１ａをオフにする制御信号を正極側の各スイッチ素子１１ａのゲートに出力する。これにより、短絡故障状態が発生したスイッチ部１３ｂを含めて、これと同極側（ここでは負極側）の全てのスイッチ素子１１ｂ，１１ｂ，１１ｂがオン状態になる（ひいては負極側の全てのスイッチ部１３ｂ，１３ｂ，１３ｂが導通状態になる）と共に、短絡故障スイッチ部１３ｂと逆の極性側（ここでは正極側）の全てのスイッチ素子１１ａ，１１ａ，１１ａがオフ状態になる。
補足すると、正極側のいずれかのスイッチ部１３ａの短絡故障状態が発生して、ＳＴＥＰ２１の判断結果が肯定的になった場合には、ＳＴＥＰ２３の待機中において、負極側の各スイッチ部１３ｂのスイッチ素子１１ｂはいずれもオフ状態になっている。このため、インバータ回路８のいずれのアーム１０においても、該アーム１０に含まれる両スイッチ部１３ａ，１３ｂが同時に導通状態となることはない。また、この場合、正極側の短絡故障スイッチ部１３ａには、ＳＴＥＰ２３の待機中に、前記図５および図６を参照して説明した如く相電流が流れるものの、その相電流は、前記制御部８の短絡検知機能によって検知されるほどの過大な電流（４００〜１０００Ａ程度）には至らない。
このため、正極側のいずれかのスイッチ部１３ａの短絡故障状態が発生して、ＳＴＥＰ２１の判断結果が肯定的になった場合には、ＳＴＥＰ２４の判断結果が肯定的となることはない。
そして、ＥＣＵ４は、上記ＳＴＥＰ２６の処理の実行後、ＳＴＥＰ３３において、コンタクタ５をオフにし、図８の処理を終了する。ここで、コンタクタ５をオフにするのは、蓄電器２に微小な脈動電流が流れるのを防止し、ひいては、蓄電器２の劣化などを防止するためのものである。
また、ＳＴＥＰ２３の待機中に、制御部８から新たな短絡情報が出力されず、ＳＴＥＰ２４の判断結果が否定的となる場合には、ＥＣＵ４は、次に、ＳＴＥＰ２７において、負極側の全てのスイッチ素子１１ｂ，１１ｂ，１１ｂをオンにする指令をＰＤＵ３の制御部８に出力すると共に、正極側の全てのスイッチ素子１１ａ，１１ａ，１１ａをオフにする指令をＰＤＵ３の制御部８に出力する。そして、ＥＣＵ４はこの状態で、前記ＳＴＥＰ２３と同様に、所定の待機時間が経過するまで待機する（ＳＴＥＰ２８）。そして、ＥＣＵ４は、この待機中に、ＳＴＥＰ２９において、ＰＤＵ３の制御部８から入力される短絡情報の有無に基づいて、新たに短絡故障状態の発生が検知されたか否かを判断する。
ここで、正極側のいずれかのスイッチ部１３ａの短絡故障状態が発生して、ＳＴＥＰ２１の判断結果が肯定的になった場合には、ＳＴＥＰ２８の待機中に、正極側の短絡故障スイッチ部１３ａに対応する相のアーム１０の両スイッチ素子１３ａ，１３ｂが同時にオン状態となる。このため、前記ＳＴＥＰ２４に関して説明した場合と同様に、当該アーム１０の両スイッチ素子１１ａ，１１ｂに過大な短絡電流が流れて、ＰＤＵ３の制御部８から前記短絡情報がＥＣＵ４に出力される。
従って、正極側のいずれかのスイッチ部１３ａの短絡故障状態が発生して、ＳＴＥＰ２１の判断結果が肯定的になった場合には、ＳＴＥＰ２８の待機中に、ＳＴＥＰ２９の判断結果が肯定的となる。そして、この場合には、ＥＣＵ４はＳＴＥＰ３０において、正極側の３つのスイッチ部１３ａ，１３ａ，１３ａのうちのいずれかの短絡故障状態が発生したと確定する。さらにＥＣＵ４は、ＳＴＥＰ３１において、正極側の全てのスイッチ素子１１ａ，１１ａ，１１ａをオンにする指令をＰＤＵ３の制御部８に出力すると共に、負極側の全てのスイッチ素子１１ｂ，１１ｂ，１１ｂをオフにする指令をＰＤＵ３の制御部８に出力する。
このとき、制御部８は、ＥＣＵ４から与えられた指令に従って、正極側の全てのスイッチ素子１１ａ，１１ａ，１１ａをオンにする制御信号を正極側の各スイッチ素子１１ａのゲートに出力すると共に、負極側の全てのスイッチ素子１１ｂ，１１ｂ，１１ｂをオフにする制御信号を負極側の各スイッチ素子１１ｂのゲートに出力する。これにより、短絡故障状態が発生したスイッチ部１３ａを含めて、これと同極側（ここでは正極側）の全てのスイッチ素子１１ａ，１１ａ，１１ａがオン状態となると共に、短絡故障スイッチ部１３ａと逆の極性側（ここでは負極側）の全てのスイッチ素子１１ｂ，１１ｂ，１１ｂがオフ状態になる。
そして、ＥＣＵ４は、上記ＳＴＥＰ３０の処理の実行後、前記ＳＴＥＰ３３の処理（コンタクタ５をオフにする処理）を経て、図８の処理を終了する。
また、ＳＴＥＰ２９の判断結果が否定的である場合には、ＥＣＵ４は、ＳＴＥＰ３２において、通常短絡が発生したと確定する。さらに、ＥＣＵ４は、前記ＳＴＥＰ３３の処理（コンタクタ５をオフにする処理）を経て、図８の処理を終了する。ここで、ＳＴＥＰ２９の判断結果が否定的となる状況は、いずれのスイッチ部１３も、短絡故障状態となっていない状況である。より詳しくは、ＳＴＥＰ２９の判断結果が否定的となるような状況は、前記第１実施形態の図３のＳＴＥＰ７の判断結果が否定的となる場合と同様に、電動機１の運転中にノイズなどによりインバータ回路７のいずれかのアーム１０の両スイッチ素子１１ａ，１１ｂが一時的に同時にオン状態になって、ＳＴＥＰ２１の判断結果が肯定的となる状況、あるいは、いずれかのスイッチ部１３で一時的に短絡故障状態が発生した後に、該スイッチ部１３のスイッチ素子１１が継続的にオフ状態となる故障が発生したような状況である。ＳＴＥＰ２９における「通常短絡」は、このような状況におけるスイッチ部１３の一時的な短絡故障状態を意味する。
なお、本実施形態では、前記ＳＴＥＰ２２〜２５、およびＳＴＥＰ２８〜３０の処理によって、本発明における短絡故障極性判断手段が構成されることとなる。また、ＳＴＥＰ２６、３１の処理によって、本発明における短絡故障時制御手段が構成されることとなる。
以上説明した図８の制御処理により、いずれかのスイッチ部１３が継続的に導通状態となる短絡故障状態が発生した場合には、その短絡故障スイッチ部１３と同極側の他の２つの正常スイッチ素子１１がオン状態に制御される。従って、短絡故障スイッチ部１３を含めて、これと同極側の全てのスイッチ部１３が導通状態になる。
このため、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、短絡故障スイッチ部１３のスイッチ素子１１または還流ダイオード１２に過大な電流が流れるのを防止することができる。特に、電動機１がパラレル型ハイブリッド車両の補助的な推進力発生要素として該車両に搭載されている場合には、他の推進力発生要素としてのエンジンによる車両の走行を継続することもできる。
また、本実施形態においても、インバータ回路７の各アーム１０の電流路に前記ビームリード１８ａ，１８ｂなどの板状の導電性部材を備えているものの、第１実施形態と同様に、スイッチ部１３に流れる電流が過大になるのを効果的に防止できる。
なお、本実施形態では、ＳＴＥＰ２４の判断結果がＮＯである場合に、ＳＴＥＰ２７〜２９の処理を実行するようにしたが、ＳＴＥＰ２４の判断結果がＮＯである場合に、短絡故障スイッチ部１３が正極側のスイッチ部１３ａであると判断して、ＳＴＥＰ３１の処理を実行するようにしてもよい。あるいは、ＳＴＥＰ２２〜２４の処理の代わりに、ＳＴＥＰ２７〜２９の処理を実行し、ＳＴＥＰ２９の判断結果が肯定的である場合と否定的である場合とで、それぞれＳＴＥＰ３１の処理、ＳＴＥＰ２６の処理を実行するようにしてもよい。また、ＳＴＥＰ２２〜２４の処理と、ＳＴＥＰ２７〜２９の処理との実行順序を本実施形態と逆にしてもよい。また、ＳＴＥＰ３３でコンタクタ５をオフにする処理を省略するようにしてもよい。
また、前記第１および第２実施形態では、前記した如く、インバータ回路７のスイッチ素子１１として、電流センスＩＧＢＴを使用し、このＩＧＢＴから出力される電流の検出信号を基に、短絡故障状態の発生を制御部８で検知するようにした。但し、短絡故障状態の発生は、他の手法で検知するようにしてもよい。例えば、電流センサ９ｕ，９ｖ，９ｗの検出信号を基に、ＥＣＵ４で短絡故障状態の発生を検知するようにしてもよい。あるいは、各スイッチ素子１１の発生電圧（ＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間の電圧）もしくは各スイッチ素子１１の温度を適宜のセンサで監視し、それらの発生電圧もしくは温度を基に、短絡故障状態の発生を検知するようにしてもよい。
本発明の実施形態における電動機の制御装置の回路構成を示す図。 図１の制御装置に備えたインバータ回路の各アームの構造を示す斜視図。 第１実施形態におけるＥＣＵの制御処理を示すフローチャート。 図３のＳＴＥＰ２の処理の実行直後の相電流の流れの例を説明するための図。 図４における相電流の波形の例を示すグラフ。 図３のフローチャートの処理を完了することによる相電流の流れを説明するための図。 図６における相電流の波形の例を示すグラフ。 第２実施形態におけるＥＣＵの制御処理を示すフローチャート。
符号の説明
１…電動機、２…蓄電器、４…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、５…コンタクタ（電源スイッチ）、７…インバータ回路、８…制御部（短絡故障検知手段）、９ｕ，９ｖ，９ｗ…電流センサ（電流検出手段）、１０ｕ，１０ｖ，１０ｗ…アーム、１１ａ，１１ｂ…スイッチ素子、１２ａ，１２ｂ…還流ダイオード、１３ａ，１３ｂ…スイッチ部、１６ａ，１６ｂ…ヒートスプレッダ（導電性部材）、１８ａ，１８ｂ…ビームリード（導電性部材）、２３…導電性部材、ＳＴＥＰ２〜５、７、８…短絡故障極性判断手段、ＳＴＥＰ６，９…短絡故障時制御手段、ＳＴＥＰ２２〜２５，２７〜３０…短絡故障極性判断手段、ＳＴＥＰ２６，３１…短絡故障時制御手段。

Claims (3)

  1. スイッチ素子と該スイッチ素子に並列に接続された還流ダイオードとを含むスイッチ部が各相のアームの正極側と負極側とに設けられた複数相のインバータ回路を介して直流電源から電力が供給される電動機の制御装置において、
    前記電動機の運転中に前記インバータ回路のいずれかのスイッチ部が継続的に導通状態となる短絡故障状態の発生を検知する短絡故障検知手段と、
    該短絡故障検知手段により短絡故障状態の発生が検知された後、前記短絡故障状態が発生したスイッチ部である短絡故障スイッチ部が正極側であるか負極側であるかを判断する短絡故障極性判断手段と、
    前記インバータ回路のスイッチ部のうち、該短絡故障極性判断手段により判断された短絡故障スイッチ部の極性と同極側の全てのスイッチ部が導通状態となり、且つ、該短絡故障スイッチ部と異なる極側の全てのスイッチ部のスイッチ素子が遮断状態となるように少なくとも該短絡故障スイッチ部のスイッチ素子以外の各スイッチ素子を制御する短絡故障時制御手段とを備え、
    前記短絡故障検知手段は、前記電動機の運転中に前記インバータ回路のいずれかの相に対応するアームの正極側のスイッチ部と負極側のスイッチ部とが同時に導通状態となったときに短絡故障状態が発生したことを検知する手段であり、
    前記短絡故障極性判断手段は、前記直流電源とインバータ回路との間の通電経路に設けられた電源スイッチを導通状態に維持しつつ、前記インバータ回路の正極側および負極側のいずれか一方の極側の全てのスイッチ素子に対して、該スイッチ素子を導通状態にするための制御信号を付与し、且つ他方の極側の全てのスイッチ素子に対して、該スイッチ素子を遮断状態にするめたの制御信号を付与した状態で、前記短絡故障検知手段により短絡故障状態の発生が検知されるか否かに基づいて、前記短絡故障スイッチ部が正極側であるか負極側であるかを判断し、
    前記短絡故障時制御手段による前記インバータ回路のスイッチ素子の制御後に前記電源スイッチを遮断状態に制御する手段をさらに備えることを特徴とする電動機の制御装置。
  2. スイッチ素子と該スイッチ素子に並列に接続された還流ダイオードとを含むスイッチ部が各相のアームの正極側と負極側とに設けられた複数相のインバータ回路を介して直流電源から電力が供給される電動機を車両の推進力発生要素として備えた車両において、
    前記電動機の運転中に前記インバータ回路のいずれかのスイッチ部が継続的に導通状態となる短絡故障状態の発生を検知する短絡故障検知手段と、
    該短絡故障検知手段により短絡故障状態の発生が検知された後、前記短絡故障状態が発生したスイッチ部である短絡故障スイッチ部が正極側であるか負極側であるかを判断する短絡故障極性判断手段と、
    前記インバータ回路のスイッチ部のうち、該短絡故障極性判断手段により判断された短絡故障スイッチ部の極性と同極側の全てのスイッチ部が導通状態となり、且つ、該短絡故障スイッチ部と異なる極側の全てのスイッチ素子が遮断状態となるように少なくとも該短絡故障スイッチ部のスイッチ素子以外の各スイッチ素子を制御する短絡故障時制御手段とを備え、
    前記短絡故障検知手段は、前記電動機の運転中に前記インバータ回路のいずれかの相に対応するアームの正極側のスイッチ部と負極側のスイッチ部とが同時に導通状態となったときに短絡故障状態が発生したことを検知する手段であり、
    前記短絡故障極性判断手段は、前記直流電源とインバータ回路との間の通電経路に設けられた電源スイッチを導通状態に維持しつつ、前記インバータ回路の正極側および負極側のいずれか一方の極側の全てのスイッチ素子に対して、該スイッチ素子を導通状態にするための制御信号を付与し、且つ他方の極側の全てのスイッチ素子に対して、該スイッチ素子を遮断状態にするめたの制御信号を付与した状態で、前記短絡故障検知手段により短絡故障状態の発生が検知されるか否かに基づいて、前記短絡故障スイッチ部が正極側であるか負極側であるかを判断し、
    前記短絡故障時制御手段による前記インバータ回路のスイッチ素子の制御後に前記電源スイッチを遮断状態に制御する手段をさらに備えることを特徴とする車両。
  3. 前記インバータ回路の各アームは、各スイッチ部のスイッチ素子と還流ダイオードとの並列接続、該アームの正極側スイッチ部と負極側スイッチ部との直列接続、該アームの一対の電源端子と該正極側および負極側スイッチ部の直列回路との接続、並びに、該アームの出力端子と該正極側および負極側スイッチ部の直列回路の中点との接続が板状の導電性部材によりなされていることを特徴とする請求項２記載の車両。
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